（3）原子力显微镜（AFM）
纳米级平整表面的观察，在碳材料的表征中使用较多。
3、晶体结构表征
（1）X射线衍射技术（XRD）
通过XRD，可以获得材料的晶体结构、结晶度、应力、结晶取向、超结构等信息，还可以反映块体材料平均晶体结构性质，平均的晶胞结构参数变化，拟合后可以获取原子占位信息
等首次将原位的XRD技术应用到锂离子电瓶中。通过借助同步幅射光源的硬X射线侦测原位电瓶装置中的体电极材料，直观的观察到晶格膨胀和收缩、相变、多相产生的结果。
（2）扩充X射线吸收精细谱（EXAFS）
通过X射线与样品的电子互相作用，吸收部份特定能量的入射光子，来反映材料局部结构差别与变化的技术，具有一定的能量和时间辨别能力，主要获得晶体结构中径向分布、键长、有序度、配位数等信息；一般须要同步幅射光源的强光源来实现EXAFS实验
Jung等通过用EXAFS剖析研究了嵌SnOx／CuOx的碳纳米正极材料的电物理性质，表明嵌SnOx／CuOx的碳纳米纤维具有一个无序的结构，产生了SnOx颗粒的特殊分布，由此造成电物理性能有所提高[12]。
（3）中子衍射（ND）
当锂离子电瓶材料中有较大的原子存在时，X射线将无法对锂离子占位进行精确的侦测。中子对锂离子电瓶材料中的锂较敏感，因而中子衍射在锂离子电瓶材料的研究中发挥着重要作用。
Arbi等通过中子衍射确定了锂离子电瓶固态电解质材料LATP中的Li+占位[13]。
（4）核磁共振（NMR）
NMR具有高的能量区分、空间区分能力，才能侦测材料中的物理信息并成像，侦测枝晶反应、测定锂离子自扩散系数、对颗粒内部相转变反应进行研究。
Grey等对NMR在锂离子电瓶负极材料中的研究举办了大量的研究工作。表明从负极材料的NMR谱中可以得到丰富的物理信息及局部电荷有序无序等信息，并可以侦测顺磁或金属态的材料，还可以侦测参杂带来的电子结构的微弱变化来反映元素化合态信息。另外结合核素示踪还可以研究电瓶中的副反应等[14]。
（5）球差校准扫描透射电镜（STEM）
用途：拿来观察原子的排布情况、原子级实空间成像，可清晰看见晶格与原子占位；对样品要求高；可以实现原位实验
等借助环型明场成像的球差校准扫描透射显微镜(ABF-STEM)观察到了中Li、V、O在实空间的原子排布[15]。
（6）Raman
初期用拉曼波谱研究的晶体结构，中有两种拉曼活性模式，Co—O伸缩震动Alg的峰与O—Co—O的弯曲震动Eg的峰[16]。也多用于锂离子电瓶中碳材料石墨化程度的表征剖析。
4、官能团的表征
配体又称官能基、功能团，是决定有机化合物物理性质的原子和原子团。常见配体有烃基、含卤素代替基、含氧官能基、含氮官能基以及含硫、硫配体5种。
（1）拉曼波谱（RS）
由美国化学学家拉曼在单色光照射液体苯后散射出的与入射光频度不同谱线的实验中发觉的，从拉曼波谱可以得到分子震动和转动的信息。拉曼波谱适用于对称结构极性较小的分子，比如对于全对称震动模式的分子，在迸发光子的作用下，会发生分子极化，形成拉曼活性，但是活性很强。
在锂离子电瓶电极材料表征时，因为拆卸和转移过程难免人为或氛围缘由对电极材料导致干扰，因而原位技术与拉曼波谱一起用在了电极材料的表征上。拉曼波谱对于材料结构对称性、配位与氧化态十分敏感，可用于检测过渡金属氧化物。
对于拉曼波谱的灵敏度不够的情况光谱表征，可以使用一些Au和Ag等金属在样品表面进行处理，因为在这种特殊金属的导体表面或溶胶内紧靠样品表面电磁场的提高造成吸附分子的拉曼波谱讯号提高，称之为表面提高拉曼散射（SERS）。
Peng等借助SERS的手段否认了锂空电瓶充放电过程中确实存在着中间产物LiO2，而在充电过程中LiO2并没有观测到，说明了锂空电瓶的放电过程是一个两步反应过程，以LiO2作为中间产物，而充电过程是不对称的一步反应，Li2O2的直接分解，因为Li2O2导电性差分解困难，这也是造成充电极化小于放电极化的诱因[17]。
（2）傅里叶变换红外波谱（FT-IS）
红外波谱使用的波段与拉曼类似，不少拉曼活性较弱的分子可以使用红外波谱进行表征，红外波谱也可作为拉曼波谱的补充，红外波谱也叫做分子震动波谱，属于分子吸收波谱。
根据红外光区波长的不同可以将红外光分辨为三个区域：①近红外区，即泛频区，指的是波数在4000cm−1以上的区域，主要检测O—H、C—H、N—H键的外频吸收；②中红外区光谱表征，即基本震动区，波数范围在400～4000cm−1，也是研究和应用最多的区域，主要检测分子震动和伴随震动；③远红外区，即分子震动区，指的是波数在400cm−1以下的区域，检测的主要是分子的转动信息。
因为水是极性很强的分子，它的红外吸收特别强烈，因而水碱液不能直接检测红外波谱，一般红外波谱的样品须要碾磨制成KBr的压片。
一般红外波谱的数据须要进行傅里叶变换处理，因而红外波谱仪和傅里叶变化处理器联合使用，称为傅里叶红外波谱（FITR）。在锂离子电瓶电解液的研究中，使用红外波谱手段的工作较多。
等借助红外波谱对锂空电瓶电解液常用的溶剂二苯基亚砜DMSO的稳定性进行了研究，发觉DMSO在锂空电瓶中难以稳定主要是因为超氧根离子(O2-)的逼抢，而在红外波谱中观测到SO2的讯号存在，这个反应无法防止，虽然在低至3.5V的电位下，DMSO也难以稳定[18]。
（3）深紫外波谱（UV）
主要用于碱液中特点配体的剖析。
5、材料离子运输的现象
（1）中子衍射（ND）
结合最大熵模拟剖析方式可以得到电极材料中的Li+扩散通道的信息[19]
（2）核磁共振（NMR）
测得一些元素的核磁共振谱随热处理气温的变化，测得Li+的自扩散系数
Gobet等借助脉冲梯度场的NMR技术表征了β-固体中1H、6.7Li、31P核磁共振谱随热处理气温的变化，测得了Li+的自扩散系数，与之前报导的Li+浊度率数目级一致[20]。
（3）原子力显微镜系列技术（AFM）
借助针尖原子与样品表面原子间的范德华斥力来反馈样品表面形貌信息。AFM具备高的空间码率（约0.1Å）和时间区分能力，因为它不侦测能量，并不具有能量区分能力，与1996年首次应用于锂离子电瓶研究中，Zhu等采用固态电解质通过磁控溅射的方式制备了一个全电板，再通过insituAFM的手段测量Ti02正极表面形貌随所加载的三角波形电流的变化[21]。
6、材料微观热学性质
电瓶材料通常为多晶，颗粒内部存在挠度。在充放电过程中锂的嵌入脱出会发生晶格膨胀收缩，造成局部挠度发生变化，进一步会导致颗粒以及电极的容积变化、应力释放、出现晶格堆垛变化、颗粒、电极层形成裂痕。
（1）原子力显微镜系列技术（AFM）与纳米压花技术以及在TEM中与纳米探针、STM探针联合测试
观察形貌特点，在采用固态电瓶时可以进行原位热学特点、应力的检测
Jeong等采用AFM原位观察了HOPG基面在循环伏安过程中产生的表原液的长度[22].
（2）SPM探针
用途：研究SEI膜的热学特点
在接触模式下，以恒力将探针扎入膜，便可得到该处扎入深度随力的响应曲线，从而可以得到杨氏挠度等信息[23]。
7、材料表面功函数
（1）开尔文探针力显微镜（KPFM）
通过侦测表面电势对探针的斥力，来得到样品表面的电势分布
等借助开尔文探针显微镜技术(KPFM)检测了老化后的锂离子电瓶表面电势，老化后的电瓶具有更低的表面电势，这可以归因于颗粒规格、表面层的相变以及新沉积物的化学物理性质的影响[24]。
（2）电子全息
测到全固态锂离子电瓶充放电过程中电势的变化情况，得到不同体系下电势在界面的分布
小组通过电子全息的方式直接观测到了全固态锂离子电瓶充放电过程中电势的变化情况，成功地得到了不同体系下电势在界面的分布，验证了电势主要分布在负极／电解质界面的推论[25]。
（3）光发射电子显微镜（PEEM）
用于得到表面电势的分布:
不仅上述表征手段，在实际的实验中，都会用到一些其他的表征技术，例如：（1）角区分光电子能谱（ARPES），用途：直接检测材料能带结构；（2）DFT估算，用途：获得材料的电子结构；（3）电子吞没技术（PAT），用途：检测缺陷结构和电子结构；（4）卢瑟福背散射（RBS），用途：可以检测薄膜组成；（5）共振非弹性X射线散射（RIXS），用途：研究原子问磁性互相作用；（6）俄歇电子成像技术（AES），用途：直接侦测颗粒、电极表面锂元素空间分布，通过Ar离子冲蚀还可进行元素深度剖析等。其实，在研究锂电时，电物理表征也是非常重要的。
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