严格的环境控制是强制性的，以防止关键电池组件立即发生化学降解并减轻严重的危险。具体而言，这些电池中使用的硫化物固体电解质和金属锂阳极与大气中的水分和氧气会发生剧烈反应，因此需要隔离的大气环境。
组装过程需要惰性环境，这不仅是为了保持电池性能，更是为了确保基本的人类安全。暴露在空气中会触发有毒气体的释放，并不可逆地破坏电池运行所必需的离子电导率。
硫化物电解质的关键不稳定性
全固态锂硫电池严格环境控制的主要驱动因素是硫化物固体电解质的极端敏感性。
有毒气体产生
硫化物电解质很容易与环境湿度发生反应。当暴露在空气中的水分中时，它们会分解产生硫化氢（$H_2S$）气体。
这不仅仅是性能问题；这是一个关键的安全隐患。$H_2S$有毒，对进行组装的人员构成直接危险。
不可逆的电导率损失
除了安全风险之外，与水分的反应还会从根本上改变材料的结构。
这种降解会导致离子电导率严重下降。一旦电解质与水分发生反应，它就无法有效传输离子，导致电池在完成之前就无法正常工作。
保护金属锂阳极
虽然电解质存在毒性风险，但锂金属阳极存在挥发性风险。
防止氧化和剧烈反应
锂硫电池通常使用金属锂箔作为负电极。锂具有高度化学活性。
在标准空气中，锂会与水分和氧气发生剧烈反应。需要高纯度氩气环境（通常 < 1 ppm $O_2$ 和 $H_2O$）来防止处理过程中的快速氧化和潜在的热失控。
确保界面稳定性
即使锂阳极表面有轻微的钝化（氧化），也会破坏电化学测试数据。
惰性气氛可以保持阳极界面的化学稳定性。这可以防止形成阻碍电流流动的电阻层，并导致不一致的实验结果。
了解环境暴露的风险
| 功能 | 暴露于空气的风险 | 受控环境的必要性 |
|---|---|---|
| 硫化物电解质 | 释放有毒的 $H_2S$ 气体并失去电导率 | 防止化学降解并确保操作员安全 |
| 锂金属阳极 | 快速氧化和潜在的热失控 | 保持界面稳定性并防止剧烈反应 |
| 研究数据 | 表面钝化和不一致的结果 | 高纯度氩气（<1ppm）可确保可靠、可重复的数据 |
| 组装规模 | 大规模吸湿 | 工业干燥室（露点 < -35°C）可管理湿度风险 |
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参考文献
- Gordon Jarrold, Arumugam Manthiram. Electrolyte strategies for practically viable all-solid-state lithium-sulfur batteries. DOI: 10.1038/s43246-025-00960-7
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
