日本東北大學發表，已解明代表性的固體電解質–氧化鈰(Cerium Oxide)與金屬同等程度900°C低溫以下的燒結條件及其機制。此項研究可望加速推動被視為脫碳技術之燃料電池、製氫電池、全固態電池等的開發。為了高速製造形狀自由的燃料電池或全固態電池，結合3D列印與雷射燒結法的附加製造技術受到關注。但既有方法為了燒結電池所需的氧化物系固體電解質，需要約1500°C的高溫和長時期處理，因此讓附加製造變得困難。
雖然已知在氧化鈰中添加微量鋰可有效降低燒結溫度，但不同研究團隊獲得的效果與結論各有不同，因此氧化鈰低溫燒結的可能條件與機制尚不明確。有鑑於此，東北大學針對添加微量鋰且低溫燒結而成的氧化鈰進行了成分與微細結構的精密分析，發現添加鋰的氧化鈰含有矽與鋁，鋰、矽及鋁存在於氧化鈰粒子的晶界處。透過熱力學模擬，可知鋰-矽-鋁系(Li-Si-Al)氧化物的熔點低至855°C，與金屬相當，由此可知此項低熔點氧化物熔液的出現在氧化鈰的低溫燒結機制中發揮了重要作用。
迄今為止，不同研究團觀察到最佳鋰添加量與效果有所不同，可能是因為在氧化鈰熱處理過程中，鋁在無意從含有大量氧化鋁的耐火容器中導入的鋁量不同，以致於研究結果有所差異。透過此項研究，陶瓷系固體電解質將可在與金屬相當的低溫下進行燒結。透過活用此項技術，並利用3D列印等附加製造技術，將可望實現燃料電池、製氫電池及全固態電池的高速製造。此外，鋰-矽-鋁系(Li-Si-Al)氧化物亦將廣泛應用於氧化鈰以外不易燒結之氧化物的低溫燒結。
資料來源：http://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20211208_05web_ce.pdf