华算科技同步辐射固态电池SXRD、XAS等方法，重点解析，为固态电池性能优化提供关键支撑。

引言

随着全球对清洁能源和高效储能需求的日益增长，全固态电池（All-Solid-State Batteries, ASSBs）因其高安全性、延长的循环寿命和更高的能量密度而成为当前研究热点。

这些问题的解决亟需高精度的表征技术来深入理解材料的结构和性能关系。同步辐射（Synchrotron Radiation, SR）技术凭借其高亮度、高时空分辨率和能量可调等优势，为固态电池研究提供了强大的工具。

ASSBs应用

同步辐射是由带电粒子（通常是电子）以接近光速的相对论速度在磁场中运动时产生的电磁辐射。

同步辐射具有高亮度、宽带谱、高相干性、小发射角、高频率和自然偏振等特点。其产生装置通常包括加速器、储存环、直线加速器、增益器和实验站等组成部分。粒子在这些装置中被加速到高能，并在磁场中运动，从而产生同步辐射。

图2. 同步辐射光源示意图

同步辐射在固态电池中的具体技术方法

1.同步辐射X射线衍射（SXRD）可用于解析材料的物相组成、晶格常数、位点占有率、应变/应力、长程有序性以及非晶材料的短程有序性。例如，SXRD可用于原位分析电解质材料在合成及运行过程中的微观结构瞬态变化。

2.X射线吸收光谱（XAS）包括XANES（X射线吸收近边结构）和EXAFS例如，XAFS可解析材料中单个元素的氧化态和局部原子结构，揭示离子传输机制。软X射线吸收谱更接近表面探测技术，而硬X射线吸收谱可用于研究样品特定元素的平均化学态信息。

3.XPS技术用于评估材料的化学状态和电子配置 。高能XPS（HE-XPS）技术尤其适用于研究界面成分和结构变化，例如在LATP/Li负极界面研究中，HE-XPS揭示了Ti元素价态4.STXM这些技术用于提供形貌、微观结构和化学成分三者间的直接关系信息，实现无损观测。

例如，原位SXCT技术可用于可视化锂枝晶生长过程及LPSC电解质微观裂纹与枝晶生长的相关性。

Li–In对称电池的SX–CT示意图

5.此外，开发适用于SR-X技术表征的原位电化学电池配置，以在电池工况条件下进行检测，也是当前的研究重点。

同步辐射在固态电池界面分析中的应用案例

1.锂枝晶生长是导致固态电池短路失效的主要原因。通过原位SXCT技术，研究人员可视化了锂枝晶生长过程，并发现了LPSC电解质微观裂纹与枝晶生长的相关性。这些研究为抑制枝晶生长提供了重要 insights。

三维结构分析）技术被用于揭示复合电极的三维体积分数及几何性质变化。例如，SX-CT技术可视化了柔性/刚性电解质薄膜在电池循环过程中的机械变形。这些研究有助于理解电极和电解质在循环过程中的结构演化。

结论

尽管面临技术复杂性和工程挑战，但随着原位技术、多技术联用和数据处理方法的不断发展，同步辐射技术将在推动固态电池商业化进程中发挥越来越重要的作用。

未来，通过持续的技术创新和多学科合作，同步辐射技术有望为固态电池研究带来更多突破性进展。