通過(guò)圖3的計(jì)算結(jié)果可以看出，NaH以及Na2O與鈉金屬電化學(xué)穩(wěn)定。因其導(dǎo)鈉而不導(dǎo)電子，使得NaH和NaO成為隔離層的理想組分以及逆向設(shè)計(jì)電解質(zhì)的重要依據(jù)。為了將H和O引入到電池體系當(dāng)中，研究者將Na3SbS4暴露于空氣，由此在其表面生成了一層水合物保護(hù)層。這一保護(hù)層與鈉金屬發(fā)生有益的鈍化反應(yīng)生成NaH和Na2O，從而防止分解反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。從鈉金屬固態(tài)對(duì)稱電池的電化學(xué)循化曲線可以看出（圖2a），經(jīng)過(guò)表面處理后的Na3SbS4與鈉金屬界面穩(wěn)定性大大提升。

今

研究者隨后研究了空氣暴露的時(shí)間對(duì)界面穩(wěn)定性的影響：通過(guò)圖2b可以看出，在經(jīng)過(guò)5-15分鐘的空氣暴露，Na3SbS4與鈉金屬的對(duì)稱電池在循環(huán)前后過(guò)電勢(shì)增加最小，表明其較優(yōu)的界面穩(wěn)定性。暴露時(shí)間過(guò)短導(dǎo)致界面的不完全保護(hù)，而過(guò)長(zhǎng)的暴露時(shí)間會(huì)增加電池內(nèi)阻。研究者通過(guò)同步輻射X射線衍射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在空氣暴露過(guò)程中Na3SbS4會(huì)相繼轉(zhuǎn)變?yōu)镹a3SbS4·8H2O和Na3SbS4·9H2O。二者晶體結(jié)構(gòu)截然不同，因此鈉離子導(dǎo)電率也相差甚遠(yuǎn)。其中在5-15分鐘內(nèi)先生成的Na3SbS4·8H2O鈉離子導(dǎo)電率更高。這一結(jié)論可由NEB計(jì)算得出。從圖5可以看出：Na3SbS4·9H2O較Na3SbS4·8H2O具有更高的離子傳導(dǎo)勢(shì)壘，對(duì)應(yīng)離子導(dǎo)率相差約3個(gè)數(shù)量級(jí)。值得一提的是：Na3SbS4·9H2O之前在文獻(xiàn)早有記載，而Na3SbS4·8H2O是研究者在這項(xiàng)工作中發(fā)現(xiàn)的新相。將Na3SbS4·8H2O與Na金屬的化學(xué)反應(yīng)（反應(yīng)2）與反應(yīng)1對(duì)比可以看出：將水引入體系可以成功引入具有鈍化性的界面產(chǎn)物NaH和Na2O，大大降低了Na3Sb在總產(chǎn)物的比例，使得電子無(wú)法在界面層形成通道，形成具有鈍化特性的界面。

(2)

如何在實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確探測(cè)固態(tài)電池的界面產(chǎn)物是領(lǐng)域內(nèi)研究的另一個(gè)難點(diǎn)。傳統(tǒng)的研究方法通常將固態(tài)電池在電化學(xué)循環(huán)后將電池的界面層人為取出，研磨成粉末進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)與化學(xué)表征。然而在作為一個(gè)整體的固態(tài)電池中準(zhǔn)確確定并剝離微米級(jí)厚度的界面層并非易事，這種方法會(huì)也會(huì)在研磨過(guò)程中引發(fā)電池不同組分間的二次反應(yīng)，其后的分析也沒(méi)無(wú)法準(zhǔn)確還原界面反應(yīng)。為了證實(shí)NaH和Na2O確實(shí)生成于固態(tài)電池的界面，研究者開發(fā)了原位固態(tài)電池：將制備好的固態(tài)電池垂直置于同步輻射X射線前，將X射線的縱向?qū)挾日{(diào)整為50微米，從上至下“掃描”固態(tài)電池，利用深度剖析找出電池界面層，證實(shí)NaH以及Na2O在電池界面層中的存在（圖5）。

有趣的是，鈍化現(xiàn)象在歷史上曾為人類保存與使用鋁金屬立下了汗馬功勞。鋁因其反應(yīng)活性高難以制備，在歷史上曾一度比黃金還貴。1889年，俄國(guó)沙皇賜給門捷列夫鋁制獎(jiǎng)杯，以表彰其編制化學(xué)元素周期表的貢獻(xiàn)。鋁的鈍化使得獎(jiǎng)杯得以長(zhǎng)久保存。2019年，研究者通過(guò)對(duì)鈍化現(xiàn)象的理解反向設(shè)計(jì)固態(tài)電池的界面，為L(zhǎng)i、Na金屬在固態(tài)電池中的使用打開了全新的一扇門，找到了一條有效的“護(hù)城河””。