锂离子电池的发展历史

在二十世纪七十年代的石油危机时期，当时在埃克森美孚（ExxonMobil）工作的英国化学家Stanley Whittingham开始研发一种新型电池，这种电池可以在很短的时间内充电，并可能使人们在未来不再依赖于化石能源。

在Whittingham的首次尝试中，他使用二硫化钛和锂金属作为电极来组装电池，但这种电极组合在实际应用中面临着一些技术挑战，比如严重的安全隐患。在看到电池短路着火后，埃克森美孚决定停止实验。

然而，目前在德克萨斯大学奥斯汀分校担任教授的John B. Goodenough有了其它的想法。上世纪80年代初，他尝试使用钴酸锂代替二硫化钛作为阴极，并由此取得了成功: 电池的供电电压增加了一倍。

五年后，日本名古屋名城大学的Akira Yoshino对锂电池电极组合进行了进一步的优化。他没有使用活性锂金属作为阳极，而是尝试使用一种碳质材料——石油焦。这次改进带来了革命性的发现：新型电池在没有使用锂金属做电极的情况下明显更安全，性能更稳定，因此第一代锂离子电池原型就这样产生了。

尽管锂离子电池市场继续以两位数的速度增长，但在开发更安全、更耐用、能量密度更高的电池方面仍具有挑战。为了帮助这项研究，很多科学家利用各种分析技术来研究电池组件在其生命周期的不同阶段的表现。

利用 microCT和电子显微镜等成像技术，科学家可以创建2D和3D图像，实现对电池的多尺度观察。通过从图像中提取的微观结构信息，科学家们可以更深入的理解电池材料。

为了研究电池材料在结构，化学成分以及缺陷形成方面的演变，科学家们借助于如拉曼光谱、核磁共振、x射线衍射和质谱法等光谱学手段对电池进行表征。通过使用这些技术，研究人员可以在电池循环时原位分析电极材料，并提非原位情况下不容易观察到的信息。