电池作为现代能源存储的核心，其可靠性、效率与安全性直接影响着电动汽车、可再生能源存储及便携电子设备的发展。然而，传统电池研究方法常需破坏性检测，难以实时观察电池内部动态变化。

　　近日，罗马大学、纳米技术应用工程研究中心(CNIS)与ENEA Casaccia研究中心合作，通过五指山蔡司五指山X射线显微镜(蔡司X射线显微镜 Xradia 610 Versa)技术研究电池在充放电循环过程中微观结构的变化取得突破性进展，为电池研究开辟了全新路径，彰显了 XRM 在电池研究中的前沿地位。

　　非破坏性多尺度成像　揭秘电池内部奥秘

　　XRM 技术凭借其非破坏性、高分辨率(亚微米至纳米级)及多尺度成像能力，成为电池研究的革命性工具。与传统方法不同，XRM 无需拆卸电池或制备样品，即可在真实充放电条件下实时捕捉物理、电化学及微纳结构变化。无论是宏观电池模组，还是微观电极材料，XRM均能精准识别缺陷、裂纹、分层等问题，揭示影响电池性能与寿命的关键因素。

　　研究团队通过原位无损成像实验，模拟真实使用场景，成功监测了多种电池的动态行为。例如：

　　▲钠离子纽扣电池：XRM帮助定位制造过程中的组件错位与损伤，快速识别导致电池失效的关键缺陷。

　　▲锂离子软包电池：通过数字断层扫描，发现电极材料中因电解液气泡破裂形成的球形空隙，这些微裂纹直接导致电极性能下降。

　　▲商用镍氢圆柱电池：结合高低分辨率成像，分析负极、正极及泡沫镍结构，追踪长期充放电循环中容量衰减的根源。

　　从实验室到产业　赋能可持续发展

　　XRM技术的应用不仅限于基础研究，更为电池性能优化提供了关键洞见：

　　✓ 延长电池寿命：通过实时监测退化机制，设计更稳定的电极材料与界面涂层，减少副反应。

　　✓ 提升安全性：识别热失控诱因，优化电池管理系统(BMS)，增强极端条件下的稳定性。

　　✓ 支持循环经济：推动高效回收工艺，减少资源浪费，助力欧洲工业向可持续模式转型。

　　未来展望　打造下一代高性能电池

　　随着全球对清洁能源需求的激增，XRM 技术将成为电池研发的核心工具。研究团队表示，下一步将结合人工智能(AI)与大数据分析，进一步挖掘多尺度成像数据潜力，加速新型电池材料的设计与商业化进程。

　　结语

　　X射线显微镜以其独特的非破坏性成像能力，正在重塑电池研究的未来。从实验室突破到产业应用，这项技术不仅为科学家提供了“透视”电池的窗口，更将为人类社会迈向绿色能源时代注入强劲动力。

　　同时，蔡司也通过开发跨尺度、多模态、多场耦合、2D-4D研究平台，为日益复杂的电池研究带来更加完善的显微表征解决方案。