在日常生活中，各类物品都有防护措施，电池同样需要防护以防止内部组件因环境暴露而损坏。固态电池(SSB)使用固体电解质，能提供比锂离子电池更高的能量密度、安全性和使用寿命，可彻底改变储能行业。不过，固态电解质面临一大挑战，即暴露于湿度和氧气等大气条件下会分解，高性能硫化物基固体电解质如锂磷硫氯化物(LPSCl)问题尤为严峻，其制造需将房间保持在-40摄氏度以下的干燥环境，增加了生产成本。

为提高化学稳定性、降低制造成本，美国能源部阿贡国家实验室研究人员开发出涂覆硫化物基固体电解质的方法。他们采用原子层沉积(ALD)工艺涂覆保护层，该涂层既能充当物理屏蔽，又能改变表面电子结构，提高材料对水分和氧气的稳定性。阿贡国家实验室材料科学家贾斯汀·康奈尔称，即便只有几纳米厚、比人的头发细10万倍左右的涂层，也能起到强大屏障作用，保持电解质完整性、提高性能，延长电池寿命并降低制造成本。

ALD工艺常用于制造计算机芯片，会在电解质颗粒上沉积一层氧化铝，氧化铝与玻璃类似。高级化学家、阿贡杰出研究员杰弗里·埃拉姆表示，他们在固体电解质粉末上涂了超薄玻璃状涂层，阻止其与大气反应，这种材料薄到不到一个原子层。起初结果令人困惑，但计算建模找到了解释。

计算科学家Peter Zapol解释，最初以为涂层只是物理屏障，后来发现ALD涂层改变了电解质表面的电子结构，有助于抑制降解并保持锂离子传导性，其双重作用使涂层格外有效。保护层既能保持电解质稳定，又能确保锂离子有效运动，对电池运行至关重要。

在与环境空气相当的高湿度和高氧气含量测试中，涂层电解质表现远优于未涂层电解质，涂层材料几乎未降解，未涂层材料则明显分解且具有大气反应性。

这种涂层的一大优势是能在控制程度较低的环境中使用材料。材料科学家扎卡里·胡德指出，在更严苛条件下处理材料可简化制造工艺，允许制造商使用类似锂离子电池的现有基础设施，节省前期成本，提高可靠性。

目前，该团队正与商业伙伴合作扩大方法规模，生产更多涂层电解质用于更大尺寸电池演示。虽然目前氧化铝涂层取得成功，但团队承认这只是众多可能涂层化学方法之一，未来研究将集中在其他替代方案上。

这项研究的其他贡献者包括来自阿贡国家的Taewoo Kim、Aditya Sundar等多人。研究结果发表在《ACS材料快报》上，由美国能源部能源效率和可再生能源办公室、车辆技术办公室资助。