日本東北大學(xué),、早稻田大學(xué)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所以及北陸先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)等成功實(shí)現(xiàn)了鎳錳酸鋰粒子（鋰電池正極材料之一）內(nèi)部的多個(gè)不均勻結(jié)構(gòu)的可視化,。

為了開(kāi)發(fā)出更高性能,、更高效的鋰電池正極材料，需要一種深入到樣品內(nèi)部高分辨率地探明材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的方法,。

與電子顯微鏡相比,，同步輻射X射線測(cè)量可觀察到較厚的樣品內(nèi)部。其中,，利用X射線相干性的成像技術(shù)即X射線重疊關(guān)聯(lián)成像技術(shù)是一種可實(shí)現(xiàn)非常高的空間分辨率和靈敏度的下一代X射線顯微法,，目前研究人員以同步輻射設(shè)備為中心正在進(jìn)行利用方法的研究。

此前,，研究小組已開(kāi)發(fā)出一種將X射線重疊關(guān)聯(lián)成像方法與X-射線吸收光譜分析法即X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）相結(jié)合的“重疊關(guān)聯(lián)成像-XAFS方法”,，并通過(guò)數(shù)十nm級(jí)的空間分辨率，研究了不均勻樣品中的微小區(qū)域中的化學(xué)狀態(tài),。

在研究中,，將“重疊關(guān)聯(lián)成像-XAFS方法”應(yīng)用于作為鋰電池正極活性物質(zhì)的尖晶石型鎳-錳酸鋰（LNMO）粒子，并運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘的方法,，研究不均勻內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可視化,。

在大型同步輻射設(shè)施SPring-8的理研光束線BL29XU中進(jìn)行觀察。在Ni和Mn兩種元素的各K殼層吸收端附近的X射線能量點(diǎn)上,，通過(guò)二維掃描LNMO粒子的同時(shí)測(cè)量衍射圖案,，并執(zhí)行相位恢復(fù)計(jì)算，在Ni和Mn的各K殼層吸收端分別成功獲得與80nm,、60nm空間分辨率重構(gòu)幅度,、相位圖像對(duì)應(yīng)的XAFS和相位譜。

通過(guò)分析從重構(gòu)圖像獲得的XAFS和相位譜，可獲得Ni和Mn的元素組成比分布和價(jià)數(shù)分布粒子的電子密度分布,。

這些各化學(xué)狀態(tài)參數(shù)的空間分布表明,，多個(gè)元素的組成和化學(xué)狀態(tài)在LNMO粒子內(nèi)不均勻地分布。因此,，能夠在統(tǒng)計(jì)學(xué)上分成相關(guān)分布G1,、G2、G3這三組,。

G1、G2,、G3分別具有預(yù)期的規(guī)則型,、不規(guī)則型、雜質(zhì)相的結(jié)構(gòu)分布,，表明具有主要成分G1粒子分布在中心部,，其他粒子分布在外圍的傾向。

目前,，測(cè)量粒子在作為電池工作之前處于停止?fàn)顟B(tài),，研究小組的目標(biāo)是獲取在正極活性物質(zhì)實(shí)際作為電池工作的“原位（操作數(shù)）”的重疊關(guān)聯(lián)成像-XAFS測(cè)量以及數(shù)據(jù)聚類。

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