Part.01
同步辐射 X 射线吸收精细结构谱（XAFS）通常用于 NCM 正极中过渡金属元素的价态分析。X 射线发射光谱仪（XES）也可以进行类似的评估。根据 XES 光谱中镍、钴和锰的化学位移，可以评估成键态的变化。
图1:镍Kα1、钴Kα1和锰Kα1的化学位移与电荷状态的相关性
结论
上图显示了NCM523正极材料首次充电过程中的XES峰位置变化，随着充电深度（SOC）加深，可以清晰的看到Ni、Co的XES峰位置向着低能段移动，这反映出Ni、Co、Mn在充电过程中的价态变化。有意思的是，Ni的化学位移比Mn要大，Mn的价态在整个充放电过程中几乎不变，这说明NCM523材料主要是通过Ni的升价完成了充电过程。由此可见，可以使用 XES 以及相关实验室仪器进行价态分析。
此外，XES 得到的是体材料的信息，典型分析深度达几十微米以上，分析直径可达 10-20 毫米。X 射线光电子能谱（XPS）只能分析表面几十个nm深度内的元素信息，而且在分析三元正极材料时，XPS使用常规的Al靶时，Mn易受到Ni元素俄歇电子峰的干扰。
Part.02
本例通过对SiO-C复合负极材料首次充放电测试过程中峰位移动和峰形变化，展示理学XES在锂离子电池负极材料中的应用。
本图展示了SiO-C复合负极在初始充电/放电时 硅Kβ的XES光谱。使用高纯物质谱图的线性组合（LCF）对谱图进行了分峰拟合，解释了SiO-C复合负极在首次充放电过程中峰形变化。拟合过程使用了晶态硅(c-Si)、非晶硅Si(a-Si)、 Li3.75Si 合金和Li4SiO4的标准谱图。
结论
未充电的初始状态，光谱显示出两个峰，分别由a-Si和SiO2组成。随着充电深度增加，谱图中逐渐出现了Li-Si合金和硅酸锂盐的峰，并且逐渐增强。有意思的是，充电过程中生成的Li4SiO4，即使在10个充放电循环结束后依然存在。由此可见，使用XES和实验室仪器可对负极材料的化学状态进行分析，深入理解电池的充放电机理，从而开发出更好的电池材料。
理学在锂离子电池研发
自 1951 年创立，理学在 X 射线检测领域已深耕七十余载。依托深厚的技术积淀与持续的创新突破，我们聚焦电池产业实验室研发核心需求，构建了覆盖研发全流程、全场景的 X 射线解决方案体系，为技术攻关与性能优化提供精准检测支持。
如今，理学的专业技术与服务已深度赋能全球顶尖电池企业的研发团队。在实验室研发环节，从新材料成分分析、电极反应机理探究，到电池性能衰退原因溯源，我们以高灵敏度、高分辨率的检测技术，助力研发人员快速验证猜想、缩短研发周期，加速新技术从实验室走向产业化。
未来，理学将继续以创新为驱动，针对实验室研发的前沿需求迭代检测方案，致力于为全球客户提供更精准、更全面的研发支持，成为电池行业前沿技术突破进程中值得信赖的技术伙伴。
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