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池中。通过利用同步辐射光源的硬X射线探测原位电池装置中的体电极材料，直观的观察到晶格膨胀和收缩、相变、多相形成的结果。
（2）扩展X射线吸收精细谱（）
通过X射线与样品的电子相互作用，吸收部分特定能量的入射光子，来反映材料局部结构差异与变化的技术，具有一定的能量和时间分辨能力，主要获得晶体结构中径向分布、键长、有序度、配位数等信息；通常需要同步辐射光源的强光源来实现实验
Jung等通过用分析研究了嵌SnOx／CuOx的碳纳米负极材料的电化学性质，表明嵌
SnOx／CuOx的碳纳米纤维具有一个无序的结构，形成了SnOx颗粒的特殊分布，由此导致电化学性能有所提升[12]。
（3）中子衍射（ND）
当锂离子电池材料中有较大的原子存在时，X射线将难以对锂离子占位进行精确的探测。中子对锂离子电池材料中的锂较敏感，因此中子衍射在锂离子电池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池固态电解质材料LATP中的
Li+占位[13]。
（4）核磁共振（NMR）
NMR具有高的能量分辨、空间分辨能力，能够探测材料中的化学信息并成像，探测枝晶反应、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在锂离子电池正极材料中的研究开展了大量的研究工作。表明从正极材料的NMR谱中可以得到丰富的化学信息及局部电荷有序无序等信息，并可以探测顺磁或金属态的材料，还可以探测掺杂带来的电子结构的微弱变化来反映元素化合态信息。另外结合同位素示踪还可以研究电池中的副反应等[14]。
（5）球差校正扫描透射电镜（STEM）
用途：用来观察原子的排布情况、原子级实空间成像，可清晰看到晶格与原子占位；对样品要求高；可以实现原位实验
等利用环形明场成像的球差校正扫描透射显微镜(ABF-STEM)观察到了中Li、V、O在实空间的原子排布[15]。
（6）
早期用拉曼光谱研究
的晶体结构，中有两种拉曼活性模式，Co—O伸缩振动Alg的峰与O—Co—O的弯曲振动Eg的峰[16]。也多用于锂离子电池中碳材料石墨化程度的表征分析。
4、官能团的表征
官能团又称官能基、功能团，是决定有机化合物化学性质的原子和原子团。常见官能团有烃基、含卤素取代基、含氧官能基、含氮官能基以及含磷、硫官能团5种。
（1）拉曼光谱（RS）
由印度物理学家拉曼在单色光照射液体苯后散射出的与入射光频率不同谱线的实验中发现的，从拉曼光谱可以得到分子振动和转动的信息。拉曼光谱适用于对称结构极性较小的分子，例如对于全对称振动模式的分子，在激发光子的作用下，会发生分子极化，产生拉曼活性，而且活性很强。
在锂离子电池电极材料表征时，由于拆卸和转移过程难免人为或气氛原因对电极材料造成干扰，因此原位技术与拉曼光谱一起用在了电极材料的表征上。拉曼光谱对于材料结构对称性、配位与氧化态非常敏感，可用于测量过渡金属氧化物。
对于拉曼光谱的灵敏度不够的情况，可以使用一些Au和Ag等金属在样品表面进行处理，由于在这些特殊金属的导体表面或溶胶内靠近样品表面电磁场的增强导致吸附分子的拉曼光谱信号增强，称之为表面增强拉曼散射（SERS）。
Peng等利用SERS的手段证实了锂空电池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，说明了锂空电池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，由于
Li2O2导电性差分解困难，这也是导致充电极化大于放电极化的原因[17]。
（2）傅里叶变换红外光谱（FT-IS）
红外光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光谱进行表征，红外光谱也可作为拉曼光谱的补充，红外光谱也称作分子振动光谱，属于分子吸收光谱。
依照红外光区波长的不同可以将红外光区分为三个区域：①近红外区，即泛频区，指的是波数在4000
cm−1以上的区域，主要测量O—H、C—H、N—H键的倍频吸收；②中红外区，即基本振动区，波数范围在400～4000cm−1，也是研究和应用最多的区域，主要测量分子振动和伴随振动；③远红外区，即分子振动区，指的是波数在400cm−1以下的区域，测量的主要是分子的转动信息。
由于水是极性很强的分子，它的红外吸收非常强烈，因此水溶液不能直接测量红外光谱，通常红外光谱的样品需要研磨制成KBr的压片。
通常红外光谱的数据需要进行傅里叶变换处理，因此红外光谱仪和傅里叶变化处理器联合使用，称为傅里叶红外光谱（FITR）。在锂离子电池电解液的研究中，使用红外光谱手段的工作较多。
Mozhzhukhina等利用红外光谱对锂空电池电解液常用的溶剂二甲基亚砜DMSO的稳定性进行了研究，发现DMSO在锂空电池中无法稳定主要是由于超氧根离子(O2-)的进攻，而在红外光谱中观测到SO2的信号存在，这个反应难以避免，即使在低至3.5V的电位下，DMSO也无法稳定[18]。
（3）深紫外光谱（UV）
主要用于溶液中特征官能团的分析。
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