光學顯微鏡起源于17世紀，利用可見光的波長放大物體，達到微米級分辨率，廣泛應用于生命科學、材料科學等領域。在電池領域，可以觀察電極結構，檢測電極缺陷和鋰枝晶的生長，為電池研發提供有價值的數據。然而，受可見光波長的限制，它的觀察范圍有限，而電子顯微鏡很好地解決了這一問題

1931年問世的蔡司電子顯微鏡，利用電子束將物體放大300萬倍，達到奈米分辨率。由于蔡司電子顯微鏡的分辨率更高，在電池研發中，用不同的探針，可獲得多維度信息（成分、表征信息、粒度、成分比例等），實現正負電極材料、導電劑更多的微觀結構如膠粘劑和隔膜的檢測（觀察材料的形貌、分布狀態、粒度、存在的缺陷等）

▲ 電池正負極材料、導電劑、粘結劑、隔膜SEM圖 來源：蔡司（使用蔡司電子顯微鏡測試）
由于其高分辨率，蔡司掃描電子顯微鏡。能清晰地反映和記錄材料的表面形貌，因而成為表征材料形貌最方便的手段之一

雖然二維平面檢測簡單有效，但有時會有偏差。三維成像為開發人員提供了更直觀的檢測結果，提高了電池研發的效率和性能

其中，X射線顯微鏡技術，如蔡司Xradia Versa系列，可以實現電池內部的高分辨率三維無損成像，區分電極顆粒和孔隙、隔膜和空氣等，可以大大簡化流程，節省時間

▲ 電池內部高分辨率成像（掃描完整樣品 - 選擇感興趣區域 - 放大并進行高分辨率成像）來源：蔡司（使用蔡司 Xradia Versa 系列 X 射線顯微鏡測試）
在此基礎上，蔡司推出的四維組織演化表征方法可以獲得更多的信息，提供更精細的細節

當需要進一步進行高分辨率分析時，下一代聚焦離子束技術是首選。FIB與SEM相結合，可在納米尺度上對樣品進行精細加工和觀察

審核編輯 黃宇