（3）原子力顯微鏡（AFM）
納米級平整表面的觀察，在碳材料的表征中使用較多。
3、晶體結(jié)構(gòu)表征
（1）X射線衍射技術(shù)（XRD）
通過XRD，可以獲得材料的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、應(yīng)力、結(jié)晶取向、超結(jié)構(gòu)等信息，還可以反映塊體材料平均晶體結(jié)構(gòu)性質(zhì)，平均的晶胞結(jié)構(gòu)參數(shù)變化，擬合后可以獲取原子占位信息
等首次將原位的XRD技術(shù)應(yīng)用到鋰離子電瓶中。通過借助同步幅射光源的硬X射線偵測原位電瓶裝置中的體電極材料，直觀的觀察到晶格膨脹和收縮、相變、多相產(chǎn)生的結(jié)果。
（2）擴充X射線吸收精細譜（EXAFS）
通過X射線與樣品的電子互相作用，吸收部份特定能量的入射光子，來反映材料局部結(jié)構(gòu)差別與變化的技術(shù)，具有一定的能量和時間辨別能力，主要獲得晶體結(jié)構(gòu)中徑向分布、鍵長、有序度、配位數(shù)等信息；一般須要同步幅射光源的強光源來實現(xiàn)EXAFS實驗
Jung等通過用EXAFS剖析研究了嵌SnOx／CuOx的碳納米正極材料的電物理性質(zhì)，表明嵌SnOx／CuOx的碳納米纖維具有一個無序的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了SnOx顆粒的特殊分布，由此造成電物理性能有所提高[12]。
（3）中子衍射（ND）
當(dāng)鋰離子電瓶材料中有較大的原子存在時，X射線將無法對鋰離子占位進行精確的偵測。中子對鋰離子電瓶材料中的鋰較敏感，因而中子衍射在鋰離子電瓶材料的研究中發(fā)揮著重要作用。
Arbi等通過中子衍射確定了鋰離子電瓶固態(tài)電解質(zhì)材料LATP中的Li+占位[13]。
（4）核磁共振（NMR）
NMR具有高的能量區(qū)分、空間區(qū)分能力，才能偵測材料中的物理信息并成像，偵測枝晶反應(yīng)、測定鋰離子自擴散系數(shù)、對顆粒內(nèi)部相轉(zhuǎn)變反應(yīng)進行研究。
Grey等對NMR在鋰離子電瓶負極材料中的研究舉辦了大量的研究工作。表明從負極材料的NMR譜中可以得到豐富的物理信息及局部電荷有序無序等信息，并可以偵測順磁或金屬態(tài)的材料，還可以偵測參雜帶來的電子結(jié)構(gòu)的微弱變化來反映元素化合態(tài)信息。另外結(jié)合核素示蹤還可以研究電瓶中的副反應(yīng)等[14]。
（5）球差校準(zhǔn)掃描透射電鏡（STEM）
用途：拿來觀察原子的排布情況、原子級實空間成像，可清晰看見晶格與原子占位；對樣品要求高；可以實現(xiàn)原位實驗
等借助環(huán)型明場成像的球差校準(zhǔn)掃描透射顯微鏡(ABF-STEM)觀察到了中Li、V、O在實空間的原子排布[15]。
（6）Raman
初期用拉曼波譜研究的晶體結(jié)構(gòu)，中有兩種拉曼活性模式，Co—O伸縮震動Alg的峰與O—Co—O的彎曲震動Eg的峰[16]。也多用于鋰離子電瓶中碳材料石墨化程度的表征剖析。
4、官能團的表征
配體又稱官能基、功能團，是決定有機化合物物理性質(zhì)的原子和原子團。常見配體有烴基、含鹵素代替基、含氧官能基、含氮官能基以及含硫、硫配體5種。
（1）拉曼波譜（RS）
由美國化學(xué)學(xué)家拉曼在單色光照射液體苯后散射出的與入射光頻度不同譜線的實驗中發(fā)覺的，從拉曼波譜可以得到分子震動和轉(zhuǎn)動的信息。拉曼波譜適用于對稱結(jié)構(gòu)極性較小的分子，比如對于全對稱震動模式的分子，在迸發(fā)光子的作用下，會發(fā)生分子極化，形成拉曼活性，但是活性很強。
在鋰離子電瓶電極材料表征時，因為拆卸和轉(zhuǎn)移過程難免人為或氛圍緣由對電極材料導(dǎo)致干擾，因而原位技術(shù)與拉曼波譜一起用在了電極材料的表征上。拉曼波譜對于材料結(jié)構(gòu)對稱性、配位與氧化態(tài)十分敏感，可用于檢測過渡金屬氧化物。
對于拉曼波譜的靈敏度不夠的情況光譜表征，可以使用一些Au和Ag等金屬在樣品表面進行處理，因為在這種特殊金屬的導(dǎo)體表面或溶膠內(nèi)緊靠樣品表面電磁場的提高造成吸附分子的拉曼波譜訊號提高，稱之為表面提高拉曼散射（SERS）。
Peng等借助SERS的手段否認了鋰空電瓶充放電過程中確實存在著中間產(chǎn)物L(fēng)iO2，而在充電過程中LiO2并沒有觀測到，說明了鋰空電瓶的放電過程是一個兩步反應(yīng)過程，以LiO2作為中間產(chǎn)物，而充電過程是不對稱的一步反應(yīng)，Li2O2的直接分解，因為Li2O2導(dǎo)電性差分解困難，這也是造成充電極化小于放電極化的誘因[17]。
（2）傅里葉變換紅外波譜（FT-IS）
紅外波譜使用的波段與拉曼類似，不少拉曼活性較弱的分子可以使用紅外波譜進行表征，紅外波譜也可作為拉曼波譜的補充，紅外波譜也叫做分子震動波譜，屬于分子吸收波譜。
根據(jù)紅外光區(qū)波長的不同可以將紅外光分辨為三個區(qū)域：①近紅外區(qū)，即泛頻區(qū)，指的是波數(shù)在4000cm?1以上的區(qū)域，主要檢測O—H、C—H、N—H鍵的外頻吸收；②中紅外區(qū)光譜表征，即基本震動區(qū)，波數(shù)范圍在400～4000cm?1，也是研究和應(yīng)用最多的區(qū)域，主要檢測分子震動和伴隨震動；③遠紅外區(qū)，即分子震動區(qū)，指的是波數(shù)在400cm?1以下的區(qū)域，檢測的主要是分子的轉(zhuǎn)動信息。
因為水是極性很強的分子，它的紅外吸收特別強烈，因而水堿液不能直接檢測紅外波譜，一般紅外波譜的樣品須要碾磨制成KBr的壓片。
一般紅外波譜的數(shù)據(jù)須要進行傅里葉變換處理，因而紅外波譜儀和傅里葉變化處理器聯(lián)合使用，稱為傅里葉紅外波譜（FITR）。在鋰離子電瓶電解液的研究中，使用紅外波譜手段的工作較多。
等借助紅外波譜對鋰空電瓶電解液常用的溶劑二苯基亞砜DMSO的穩(wěn)定性進行了研究，發(fā)覺DMSO在鋰空電瓶中難以穩(wěn)定主要是因為超氧根離子(O2-)的逼搶，而在紅外波譜中觀測到SO2的訊號存在，這個反應(yīng)無法防止，雖然在低至3.5V的電位下，DMSO也難以穩(wěn)定[18]。
（3）深紫外波譜（UV）
主要用于堿液中特點配體的剖析。
5、材料離子運輸?shù)默F(xiàn)象
（1）中子衍射（ND）
結(jié)合最大熵模擬剖析方式可以得到電極材料中的Li+擴散通道的信息[19]
（2）核磁共振（NMR）
測得一些元素的核磁共振譜隨熱處理氣溫的變化，測得Li+的自擴散系數(shù)
Gobet等借助脈沖梯度場的NMR技術(shù)表征了β-固體中1H、6.7Li、31P核磁共振譜隨熱處理氣溫的變化，測得了Li+的自擴散系數(shù)，與之前報導(dǎo)的Li+濁度率數(shù)目級一致[20]。
（3）原子力顯微鏡系列技術(shù)（AFM）
借助針尖原子與樣品表面原子間的范德華斥力來反饋樣品表面形貌信息。AFM具備高的空間碼率（約0.1?）和時間區(qū)分能力，因為它不偵測能量，并不具有能量區(qū)分能力，與1996年首次應(yīng)用于鋰離子電瓶研究中，Zhu等采用固態(tài)電解質(zhì)通過磁控濺射的方式制備了一個全電板，再通過insituAFM的手段測量Ti02正極表面形貌隨所加載的三角波形電流的變化[21]。
6、材料微觀熱學(xué)性質(zhì)
電瓶材料通常為多晶，顆粒內(nèi)部存在撓度。在充放電過程中鋰的嵌入脫出會發(fā)生晶格膨脹收縮，造成局部撓度發(fā)生變化，進一步會導(dǎo)致顆粒以及電極的容積變化、應(yīng)力釋放、出現(xiàn)晶格堆垛變化、顆粒、電極層形成裂痕。
（1）原子力顯微鏡系列技術(shù)（AFM）與納米壓花技術(shù)以及在TEM中與納米探針、STM探針聯(lián)合測試
觀察形貌特點，在采用固態(tài)電瓶時可以進行原位熱學(xué)特點、應(yīng)力的檢測
Jeong等采用AFM原位觀察了HOPG基面在循環(huán)伏安過程中產(chǎn)生的表原液的長度[22].
（2）SPM探針
用途：研究SEI膜的熱學(xué)特點
在接觸模式下，以恒力將探針扎入膜，便可得到該處扎入深度隨力的響應(yīng)曲線，從而可以得到楊氏撓度等信息[23]。
7、材料表面功函數(shù)
（1）開爾文探針力顯微鏡（KPFM）
通過偵測表面電勢對探針的斥力，來得到樣品表面的電勢分布
等借助開爾文探針顯微鏡技術(shù)(KPFM)檢測了老化后的鋰離子電瓶表面電勢，老化后的電瓶具有更低的表面電勢，這可以歸因于顆粒規(guī)格、表面層的相變以及新沉積物的化學(xué)物理性質(zhì)的影響[24]。
（2）電子全息
測到全固態(tài)鋰離子電瓶充放電過程中電勢的變化情況，得到不同體系下電勢在界面的分布
小組通過電子全息的方式直接觀測到了全固態(tài)鋰離子電瓶充放電過程中電勢的變化情況，成功地得到了不同體系下電勢在界面的分布，驗證了電勢主要分布在負極／電解質(zhì)界面的推論[25]。
（3）光發(fā)射電子顯微鏡（PEEM）
用于得到表面電勢的分布:
不僅上述表征手段，在實際的實驗中，都會用到一些其他的表征技術(shù)，例如：（1）角區(qū)分光電子能譜（ARPES），用途：直接檢測材料能帶結(jié)構(gòu)；（2）DFT估算，用途：獲得材料的電子結(jié)構(gòu)；（3）電子吞沒技術(shù)（PAT），用途：檢測缺陷結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)；（4）盧瑟福背散射（RBS），用途：可以檢測薄膜組成；（5）共振非彈性X射線散射（RIXS），用途：研究原子問磁性互相作用；（6）俄歇電子成像技術(shù)（AES），用途：直接偵測顆粒、電極表面鋰元素空間分布，通過Ar離子沖蝕還可進行元素深度剖析等。其實，在研究鋰電時，電物理表征也是非常重要的。
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