崔光磊/陈立宝等Small Methods：用于可充电池研究的同步辐射 X 射线断层扫描技术

了解在电池工作条件下，不断演化的电极材料在其固有3D状态下的复杂相互作用对于推进可充电池研究具有重要意义。在这方面，同步辐射X射线断层扫描技术能够在电池运行之前/期间/之后对各种电极组件进行无损、多尺度和3D成像，成为加深这种理解的重要工具。

过去几年，人们越来越关注将这种技术应用于电池研究。因此，现在不仅需要使用该技术总结已经获得的电池相关知识，还需要对该技术进行基本说明，以推动电池研究的未来研究。

中科院青岛能源所崔光磊、Fu Sun、中南大学陈立宝等人总结了最先进的同步辐射X 射线断层扫描成像技术在电池研究领域的基本原理、设置和应用。

使用同步辐射X 射线断层扫描最有利的方面之一是其非破坏性。通过表征电池的固有状态，与其他事后检查工具相比，可以获得更可靠和值得信赖的电池工作/衰减机制。此外，实时原位断层扫描实验可以跟踪工作电池中发生的动态反应过程。

使用同步辐射 X 射线断层扫描来研究电池的另一个优势是其多尺度成像能力。利用层析成像的多尺度空间分辨率，从（亚）微米（micro-CT）到纳米（nano-CT），电池内部发生在毫米级和纳米级的电化学反应可以可视化在3D中。最终，光谱探测技术与3D断层扫描成像技术相结合的相关使用带来了第三个优势。

图1 同步辐射装置的示意图

作者首先介绍了同步辐射X射线断层扫描技术的基本原理和实验装置。之后，介绍了其在电池研究中的应用用户指南及其在各种类型电池研究中的应用示例。

最后讨论了该技术在下一代可充电池研究中的未来机会。期望这篇综述能够增进读者对同步辐射X射线断层扫描技术的理解，并激发电池研究的新思路和新机遇。

图2 正极侧可视化

Synchrotron X-Ray Tomography for Rechargeable Battery Research: Fundamentals, Setups and Applications. Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100557

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崔光磊/陈立宝等Small Methods：用于可充电池研究的同步辐射 X 射线断层扫描技术

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