Small Methods | 硅基负极锂离子电池表征方法的研究进展

锂离子电池是一种非常重要的储能器件，广泛应用于电力储能设备、新能源汽车、便携电子装置上。目前，以硅基材料为负极的锂离子电池具有非常大的理论比容量，是下一代高能量密度储能器件的重要候选之一。然而，硅引起的循环体积变化导致了相当大的容量衰减。为了促进硅基锂离子电池的应用，对电池衰减机制的理解具有重要的理论和现实意义。基于此，各种先进的表征方法逐渐发展，助力了高性能硅基锂离子电池的研究开发。

近日，来自天津大学材料学院团队系统的梳理了近年来利用先进表征方法在硅基锂离子电池领域的研究进展。如图1，本文首先概述了商用锂离子电池的重要性能指标和硅基负极的一般失效机理。进而引出从电池组分和结构两个方面进行表征，总结了各表征方法在电池电极、电解质和SEI等的应用，阐述了这些方法对高性能电池设计策略的推动作用。具体方法包括硬X射线光电子能谱（HAXPES）、时间飞行二次离子质谱（TOF-SIMS）、和频共振光谱（SFG）、X射线近边吸收谱（XANES）、同步辐射光电子能谱（SRPES）、高能X射线衍射（HEXRD）、核磁共振（NMR）、原位透射电镜（in-situ TEM）、原位扫描电化学显微镜（in-situ SECM）、断层扫描、原位X射线照相、中子照相、原位中子反射测量、原位原子力显微镜（in-situ AFM）、原位X射线衍射（in-situ XRD）、原位表面增强拉曼（in-situ SERS）等方法。最后，作者展望了硅基锂离子电池的研究方向和相关表征方法的发展趋势。

相关文章以“Recent Progress in Advanced Characterization Methods for Silicon-Based Lithium-Ion Batteries”为题发表在Small Methods上(DOI: 10.1002/smtd.00158)。