北京工业大学Small：高温超快烧结抑制晶界偏析以提升YSZ离子电导率

背景：固体氧化物电池（SOC）的性能受其燃料电极（如Ni/YSZ复合电极）稳定性的影响。传统高温共烧结过程中，镍（Ni）会向氧化钇稳定氧化锆（YSZ）晶界扩散并偏析，这可能阻碍氧离子传输，但此现象及其对离子导电性的影响尚未被系统揭示。研究目的：本研究旨在揭示高温制备过程中镍向YSZ晶界偏析的机制，量化其对YSZ离子电导率的抑制作用，并探索通过新型烧结工艺抑制偏析以提升电导率的方法。结论：研究发现镍偏析通过增强晶界空间电荷效应，显著抑制YSZ的离子电导率，在700°C下可使电导率下降近一半。通过引入超快高温烧结技术（UHS），极大缩短高温停留时间，有效抑制了镍扩散与偏析，使样品在700°C下的离子电导率提升近一倍，为提升SOC性能提供了新策略。