
Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисона и Брукхавенской национальной лаборатории разработали новую рентгеновскую технику, позволяющую визуализировать реакции, происходящие в литий-ионных аккумуляторах. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Авторы работы использовали для исследования ячеек литий-ионных аккумуляторов метод XANES (X-Ray Absorption Near Edge Structure - структура края поглощения рентгеновского излучения). Он позволяет по спектру поглощения рентгеновского излучения (тому, как сильно поглощается излучение) определить в какой степени окисления находятся атомы исследуемого вещества.Литий-ионный аккумулятор, который химики исследовали в рамках работы, использует в качестве катодного материала фторид железа — FeF3, смешанный с графитом. Этот материал обладает очень высокой емкостью, грамм 
FeF3
способен запасать 712 миллиампер-часов. Это в три раза больше, чем у традиционных оливина (LiFePO4) и кобальтита лития (LiCoO2), однако главной проблемой материала является небольшое количество циклов перезарядки. Авторы провели несколько экспериментов по визуализации, чтобы узнать, с чем связано уменьшение емкости материала со временем. В каждом из экспериментов авторы помещали ячейку аккумулятора в разработанный ими прибор и снимали спектр поглощения с различных точек образца. Затем из набора полученных спектров вычитали сигнал шума, что значительно увеличивало разрешающую способность метода, и комбинировали с изображением, полученным с помощью метода пропускающей рентгеновской микроскопии. В результате для каждой из 
512 × 512
точек изображения получался спектр, позволяющий определить химические свойства каждого фрагмента образца. На съемку каждого изображения уходит примерно 8 минут, что позволяет получать данные непосредственно в процессе работы ячейки.
