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崔光磊/陳立寶等Small Methods：用于可充電池研究的同步輻射 X 射線斷層掃描技術

了解在電池工作條件下，不斷演化的電極材料在其固有3D狀態下的復雜相互作用對于推進可充電池研究具有重要意義。在這方面，同步輻射X射線斷層掃描技術能夠在電池運行之前/期間/之后對各種電極組件進行無損、多尺度和3D成像，成為加深這種理解的重要工具。

過去幾年，人們越來越關注將這種技術應用于電池研究。因此，現在不僅需要使用該技術總結已經獲得的電池相關知識，還需要對該技術進行基本說明，以推動電池研究的未來研究。

中科院青島能源所崔光磊、Fu Sun、中南大學陳立寶等人總結了最先進的同步輻射X 射線斷層掃描成像技術在電池研究領域的基本原理、設置和應用。

使用同步輻射X 射線斷層掃描最有利的方面之一是其非破壞性。通過表征電池的固有狀態，與其他事后檢查工具相比，可以獲得更可靠和值得信賴的電池工作/衰減機制。此外，實時原位斷層掃描實驗可以跟蹤工作電池中發生的動態反應過程。

使用同步輻射 X 射線斷層掃描來研究電池的另一個優勢是其多尺度成像能力。利用層析成像的多尺度空間分辨率，從（亞）微米（micro-CT）到納米（nano-CT），電池內部發生在毫米級和納米級的電化學反應可以可視化在3D中。最終，光譜探測技術與3D斷層掃描成像技術相結合的相關使用帶來了第三個優勢。

圖1 ?同步輻射裝置的示意圖

作者首先介紹了同步輻射X射線斷層掃描技術的基本原理和實驗裝置。之后，介紹了其在電池研究中的應用用戶指南及其在各種類型電池研究中的應用示例。

最后討論了該技術在下一代可充電池研究中的未來機會。期望這篇綜述能夠增進讀者對同步輻射X射線斷層掃描技術的理解，并激發電池研究的新思路和新機遇。

圖2 正極側可視化

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

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