鋰離子電池是一種高容量長壽命環(huán)保電池,具有諸多優(yōu)點，廣泛應用于儲能、電動汽車、便攜式電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。隨著社會的發(fā)展，各應用領(lǐng)域，特別是電動汽車的發(fā)展，對鋰離子電池的比能量、壽命、安全性和價格提出了更高的要求。

因此，我們必須更深層次地認識電池中高度復雜的電化學傳輸機制。而正負極極片的微觀結(jié)構(gòu)與電池的電化學性能密切相關(guān)，許多科學家致力于研究電極材料以及充放電機理。如果我們能夠在充放電過程中可視化微觀結(jié)構(gòu)的演變，那么，就能更好地理解電池機理，為電池設計優(yōu)化，甚至開發(fā)下一代電池提供有利依據(jù)。

計算機輔助的X射線斷層掃描(XCT)成像技術(shù)是一種高分辨率、無損傷，非破壞性的成像技術(shù)，可以定性和定量分析材料的結(jié)構(gòu)和性能。XCT已被證明可以多尺度上可視化電池各組分的微結(jié)構(gòu)演變，并作為一種有效的工具，可用于診斷電池失效機理。XCT也被用來研究鋰離子電池電極材料的微結(jié)構(gòu)特性。

此外，連續(xù)的三維圖像就可以形成4D(3D+時間)分析，包括可能的原位檢測和在線檢測(例如電化學測試中XCT成像)。

瑞典隆德大學和英國倫敦大學學院的科學家們使用4D計算機輔助的X射線斷層掃描(XCT)成像技術(shù)可視化硅基電極的第一次鋰化過程。

硅基電極在鋰化過程中會出現(xiàn)劇烈的體積變化，甚至超過300%。這將導致電池各組件明顯地機械變形，甚至破壞失效。作者期望可視化鋰化過程，認識體積變化的機理。