固体氧化物电池（SOCs）是一种很有前途的可持续高效的电化学能量转换器件。基于宽电解氧化物和高导电性氧化物组成的双层电解质对于降低工作温度和保持高性能必不可少。然而，通过具有成本效益的传统陶瓷工艺无法获得结构和化学上理想的双层膜。
近日，韩国科学技术研究院（KIST）Ho-Il Ji报道了提出了一种自然扩散烧结助剂的新策略，通过低成本的陶瓷工艺在SOC中制造无缺陷的双层电解质。
文章要点
1）添加少量助烧剂的氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）层和不添加助烧剂的钆掺杂的二氧化铈（GDC层）都可以在足够低的温度(1250 °C)下同时致密到几乎全密度，这是因为在共烧过程中YSZ向GDC内部提供了助烧剂。
2）提供给GDC的烧结助剂量既能使GDC的烧结行为与YSZ的烧结行为紧密匹配，又能使其对电性能的影响最小。
3）通过这种策略制造的SOC具有极低的欧姆损耗（0.09 ohm cm2）、出色的电化学性能以及出色的燃料电池（FC）性能（功率密度超过1.3 W cm−2）和电解（EC）性能（1.3 V时的电流密度为−1.27 A cm−2）。
这种自然扩散助烧剂策略很容易应用于需要大规模生产和高工艺成品率的高温电化学器件行业中。
参考文献
Junseok Kim, et al, Naturally diffused sintering aid for highly conductive bilayer electrolytes in solid oxide cells, Sci. Adv. 2021
DOI: 10.1126/sciadv.abj8590
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj8590
