研究人员利用扫描透射X射线显微镜 分析锂化学状态

锂离子电池已被广泛用于混合动力汽车、手机和其他产品，但其充电和放电过程尚不完全清楚。为了揭示这一过程，有必要充分了解锂离子的行为、分布、化学成分和状态。据外媒报道，分子科学研究所的研究团队观察到，使用扫描透射X射线显微镜技术可以有效分析高空间分辨率的X射线吸收光谱。

扫描透射软X射线显微镜（STXM）光学系统的原理图利用特定元素的吸收边缘来获得样品的二维化学状态。当使用STXM分析锂时，由于缺乏合适的光学元件和单色仪发射的大量高次谐波，低能区Li-K吸收边缘影响了XAS测量。为此，研究人员开发了一种STXM聚焦光学元件——低通滤光片波带板（LPFZP）。该组件使用200nm厚的硅作为带板衬底，并利用Si L2，3边缘作为100eV以上的低通滤波器。LPFZP的混合光学器件可以抑制高次谐波，而无需在STXM中安装额外的光学组件。因此，具有LPFZP的STXM将高次谐波抑制到原始强度的0.1%，并且可以测量Li K边缘的XAS光谱。空间分辨率估计为72纳米。分析锂离子电池测试电极的薄样品。样品由Li2CO3通过聚焦离子束技术制成。图2（a）和2（b）分别显示了70eV STXM图像和Li K边缘的XAS光谱。XAS光谱是从图2（A）中圆圈所代表的区域成功获得的。

图2:（a） 碳酸锂样品在70eV软X射线下的STXM图像，以及（b）图中圆圈表示的1-4个区域是Li K边缘X射线吸收光谱。了解锂离子电池中的锂行为对于提高电池性能是必要的。从这个角度来看，将STXM与LPFZP一起使用将有助于高空间分辨率的锂分析。

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