固体氧化物燃料电池技术主要发展趋势之一为低温化运行，以降低运行成本和衰减速率。然而，在更低温度下运行，电池的极化损失会增加，而和极化损失密切相关的影响因素之一就是电解质材料的电导率性能。开发中低温下具有优异电导率性能和长期运行稳定性的电解质材料具有重要的意义。

本研究优选导电性能优异的镝、锆掺杂氧化铋体系（DZSB）和常用电解质材料GDC进行复合，以降低其烧结温度同时提高离子电导率性能；研究了不同DZSB复合比例对复合电解质收缩特性和致密度等烧结行为、电导率及其长期运行稳定性的影响规律；建立复合电解质模型，阐明掺杂氧化铋对GDC烧结行为和导电性能的影响机理。

研究发现，DZSB可以显著提升GDC的烧结和电导率性能。将DZSB和GDC复合，可以将其烧结温度降低200~250 ^oC。所有复合电解质块体在1200℃下烧结10h后均可以达到95%以上的致密度，且随着DZSB复合比例的增加，致密化阶段起始温度越低，致密化速率越大。所有复合电解质块体在烧结后呈现多边形等轴晶形貌。一部分DZSB扩散进入GDC晶格，引起晶格膨胀；当达到固溶极限后，DZSB沿着GDC晶界呈均匀分布，形成了“蜂窝”状结构。在相同温度下，10DZSB-GDC的总电导率σ_t最大。350 ℃时，10DZSB-GDC电解质的总电导率σ_t为3.09 ×10⁻⁴ S·cm⁻¹，是GDC总电导率σ_t的约17.8倍。10DZSB-GDC电解质的活化能分别为0.856 eV，相比纯GDC下降了16.1%。在600 ℃下保温4200 h， 10DZSB-GDC的离子电导率没有衰减，稳定在0.015 S·cm^-1。基于10DZSB-GDC电解质支撑的全电池呈现最优的电化学输出性能，最大OCV为0.914V，750°下峰值功率密度（MPW）为441.1 mW·cm^-2，分别是GDC电解质电池的1.1和2.1倍。

该论文“Enhanced sintering ability and electrochemical performance of Gd_0.1Ce_0.9O_1.95 composited with (Dy_0.2Zr_0.05Bi_0.75)₂O₃ for low-temperature solid oxide fuel cells”在“Electrochimica Acta”在线发表，论文第一作者为高圆，通讯作者为李成新教授。

    论文引用格式：Gao Y, Huang L, Zhang BY, Gao JT, Li CJ, and Li CX*. Enhanced sintering ability and electrochemical performance of Gd0.1Ce0.9O1.95 composited with (Dy0.2Zr0.05Bi0.75)2O3 for low-temperature solid oxide fuel cells [J]. Electrochimica Acta, 2024, 475(143614):1-13.

       全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001346862301784X