相比于扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)，XANES的信号更清晰，所需采集信号的时间更短，对元素价态及电荷转移等更敏感。因此，基于同步辐射光源的原位XANES 具有高的时间分辨率，可用于研究固体电解质的稳定性及电极材料等在充放电过程中的反应机理。

XANES可以结合透射X-射线显微镜(TXM)，一起对运行中的电极活性材料进行实时二维(2D) 或三维(3D) 成像。TXM照片的每个像素都可以采集XANES谱，而不同物相成分在特定元素的XANES谱中具有特征谱结构或能量位移等，因而原位TXMXANES可以同时实时监测电极材料在充放电过程中的结构与化学成分的变化，深入研究相关离子迁移动态及电池充放电机理等。

案例三：美国阿拉巴马大学汉茨维尔分校George J. Nelson团队利用该技术对合金负极材料Cu6Sn5进行Cu K-边的原位XANES 2D成像(下图). 与锂化后形成的Li2CuSn相比，Cu与Cu6Sn5的XANES谱都有明显的边前 (pre-edge) 结构，因而可以实时获取不同充电状态下电极中的锂化区域分布信息，监测Cu6Sn5电极的锂化过程。

Malabet H J G, Robles D J, de Andrade V, et al. In Operando XANES Imaging of High Capacity Intermetallic Anodes for Lithium Ion Batteries[J]. Journal of The Electrochemical Society, 2020, 167(4): 040523.

对于全固态锂电池，人们通常认为锂离子在固-固界面的传输与迁移主要取决于固体颗粒界面间的物理接触与化学稳定性等，孔隙及晶界等的存在将增大界面传输的阻抗。

案例四：为研究锂离子在固态电池中的这类传输行为, 哈尔滨工业大学王家钧团队利用原位2D TXMXANES 技术对比监测了NCM622正极在全固态电池与在基于液态电解质的常规锂离子电池中的充电过程。

在开路状态及充电至4.2 V 时, NCM材料的XANES谱Ni K-边发生3 eV 的能量位移，因此，XANES中镍的化学状态可用来监测NCM电极材料的充电状态。

如上图(b) 所示，在第一次充电过程中，去锂化开始于NCM颗粒的表面，并随着充电的继续进行而逐渐深入到NCM颗粒内部。在此过程中，镍的化学态分布非常均匀，并没有受到晶界与界面空隙等的显著影响。而在常规锂离子电池中，去锂化也开始于NCM 表面，但以一种几近于核-壳的方式由外向里逐步推进(上图(c))。因此，作者认为活性颗粒内部的化学环境对初始充电中的锂离子在固态电池里的迁移具有重要影响。

Lou S, Liu Q, Zhang F, et al. Insights into interfacial effect and local lithium-ion transport in polycrystalline cathodes of solid-state batteries[J]. Nature communications, 2020, 11(1): 1-10.

原位XANES对快速高精度分析固态电池内部的元素及其价态乃至各自的分布，都具有难以替代的作用，而且对样品几乎没有损伤，对深入分析固态电池的充放电机理与失效机制等具有极为重要的作用。

但由于同步辐射资源在全球极为有限，原位XANES目前尚不如原位TEM或原位XRD 等普及。随着更多更先进同步光源的建设，原位 XANES将在固态电池以及其他锂离子电池等各类电池的研究中发挥越来越重要的作用。

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