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金属並みの低温で酸化物系固体電解質を焼結 ― 燃料電池や全固体電池の三次元造形への応用に期待 ―

【本学研究者情報】

工学研究科 知能デバイス材料学専攻 教授 高村 仁
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

  • 酸化物系の固体電解質は焼結に1500˚Cを要する課題があった。
  • 900˚C以下での酸化セリウム(注1)の焼結にはLi-Si-Al系酸化物添加が有効。
  • 3Dプリンタ等により形状自在の燃料電池や全固体電池の高速作製が期待。

【概要】

燃料電池や全固体電池を形状自在かつ高速に作製するために、3Dプリンティングとレーザー焼結法を組み合わせた付加製造(注2)技術が注目されています。しかし、従来の方法でこれらの電池に必須の酸化物系固体電解質を焼結するためには、1500℃程度の高温と長時間の処理が必要であり、付加製造は困難でした。東北大学大学院工学研究科の石井暁大助教、高村仁教授らの研究グループは、代表的な固体電解質である酸化セリウムを金属並みの低温 (900°C以下) で焼結する条件と、そのメカニズムを解明しました(図1)。この知見の活用により、脱炭素技術として重要な燃料電池・水素製造セルや全固体電池の高速作製が期待されます。

本成果は2021年12月3日にActa Materialiaにオンライン掲載されました。

図1 低温で粒成長した酸化セリウム

【用語解説】

注1 酸化セリウム: 酸化物イオンのみが電気を運ぶ代表的な固体電解質。サマリウムなどの第2希土類元素を含むことで高いイオン伝導性を示す。

注2 付加製造: 広く普及した樹脂の3Dプリンタの様に、材料を積層して形状を作製する方法のこと。金属やセラミックスの場合にはレーザーによる焼結と組み合わされることが多い。

詳細(プレスリリース本文)PDF

問い合わせ先

<研究に関して>
東北大学大学院工学研究科
知能デバイス材料学専攻 教授 高村 仁
TEL: 022-795-3938
Email: takamura*material.tohoku.ac.jp
(*を@に置き換えてください)

<報道に関して>
東北大学工学研究科・工学部
情報広報室 沼澤みどり
TEL:022-795-5898
E-mail: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp
(*を@に置き換えてください)

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