Les batteries lithium-ion (LIB) sont largement utilisées pour les produits quotidiens de notre vie, comme les voitures hybrides, téléphone portable, etc. mais leur processus de charge/décharge n'est pas encore entièrement compris. Pour comprendre le processus, comportements du lithium-ion, distribution et composition chimique et état, doit être révélé. Un groupe de recherche de l'Institute for Molecular Science a observé que le microscope à rayons X à transmission à balayage (STXM) peut être une technique puissante pour effectuer une spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS) avec une haute résolution spatiale.

En utilisant le bord d'absorption d'un élément spécifique, l'état chimique bidimensionnel d'un échantillon peut être obtenu. Pour analyser le lithium par STXM, le bord d'absorption Li K (55 eV) dans la région de basse énergie rend difficile la mesure du XAS en raison du manque d'un élément optique approprié et d'énormes harmoniques d'ordre supérieur provenant d'un monochromateur qui contaminent le XAS. Par conséquent, une plaque de zone de filtrage passe-bas (LPFZP), un élément optique de focalisation du STXM, a été développé pour surmonter ces problèmes. Le LPFZP utilise du silicium de 200 nm d'épaisseur comme substrat de la plaque de zone et le substrat fonctionne comme un filtre passe-bas au-dessus de 100 eV en utilisant Si L 2, 3 bords.

L'optique hybride du LPFZP peut supprimer les harmoniques supérieures sans installer un composant optique supplémentaire dans le STXM. Par conséquent, le STXM avec le LPFZP supprime les harmoniques d'ordre supérieur jusqu'à 0,1% de l'intensité d'origine et permet de mesurer les spectres XAS du bord Li K. Ensuite, la résolution spatiale a été estimée à 72 nm.

Un échantillon de section mince d'une électrode de test du LIB a été analysé. L'échantillon est fait de Li 2 CO 3 par un processus de focalisation par faisceau d'ions. L'image STXM à 70 eV et les spectres Li K-edge XAS sont montrés sur les Fig. 2(a) et 2(b), respectivement. Les spectres XAS sont obtenus avec succès à partir des régions indiquées par des cercles sur la figure 2(a).

Comprendre le comportement du lithium dans le LIB est nécessaire pour améliorer ses performances, à quel point STXM avec le LPFZP sera utile pour analyser le lithium avec une haute résolution spatiale.