X射线显示电池的内部工作
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科学家开发了一个平台，在电磁谱的X射线区域中产生光。
为了让可充电电池的续航时间更长、充电速度更快，现在有了一种新工具。
最近在能源部劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）最近开发的X射线显微镜技术已经给科学家们在锂离子电池颗粒内进行纳米级变化的能力，因为它们充电和放电。实时图像提供了一种了解电池工作的新方法，以及如何改进它们。
该方法是在伯克利实验室的先进光源，一支来自能源斯卡拉克国家加速器实验室，伯克利实验室，斯坦福大学等机构的研究人员的一支科学用户设施的DOE办公室的先进光源。
如在期刊中报道科学在美国，科学家们使用这种方法来拍摄微米级电池颗粒的锂离子迁移过程。这些图像以纳米尺度的空间分辨率和每分钟的时间分辨率记录了粒子的化学成分和反应速率的演变。
在调查结果中，科学家发现了充电过程在粒子的表面上不会均匀地发挥作用，这是可能随时间抑制电池性能的现象。从成像技术获得的这种情况和其他见解可以帮助研究人员改善电动汽车以及智能手机，笔记本电脑和其他设备的电池。
“我们开发的平台让我们形象在中尺度电池动力,这是几纳米至几百纳米,“将Chueh说:教员科学家SLAC国家加速器实验室,和一个斯坦福大学的材料科学与工程助理教授,他领导了这项研究。
“这是一个非常困难的长度尺度，在一个运行的电池，但它是至关重要的，因为这是控制基本过程涉及电池退化和充电时间，”觉说。
X射线的力量
科学家们在先进光源开发平台，在电磁谱的X射线区域中产生光。该技术在两个波束线上实现，提供高性能扫描透射X射线显微镜（STXM），其中极亮的X射线光束聚焦到小点上。
他们特别设计的“液体电化学STXM纳米成像平台”利用该设施的软x射线成像磷酸铁锂颗粒，当它们在液体电解质中充电(delithiate)和放电(lithium - ate)时。他们的实验装置可以一次成像大约30个粒子。
在真正的电池中，数千种这些颗粒形成电极，并且在电池充电中嵌入电极中的带正电的锂离子。理想地，离子均匀地穿过电极的表面。但这很少发生，特别是作为电池年龄，对性能产生负面影响。
“We now have a way to study this process in real time at the scale it’s occurring, which will help scientists better understand the process and possibly optimize it,” said David Shapiro, a physicist with the Advanced Light Source who helped Chueh develop the technique at the facility.
“基于STXM的平台提供了在单个电池粒子内将这些电化学变化的能力”，“Shapiro添加。“它提供了将粒子化学成分和电流密度的变化以子粒子缩放所需的实时分辨率，作为粒子的光泽和明显。”