电池材料表征通常分成三层：衍射和电镜看结构和形貌，拉曼与 X 射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）看化学状态，原位衍射和吸收谱看充放电过程。全固态电池的界面反应常常发生在样品内部，这一部分更依赖能穿透样品的同步辐射 X 射线衍射（synchrotron X-ray diffraction，SXRD）和 X 射线吸收谱（X-ray absorption spectroscopy，XAS）。具体的电解质和界面案例需要单独对照实验，这里只保留各方法本身能回答的问题。

结构：XRD 与电子显微镜

X 射线衍射测量相干散射，用来确定物相、晶格参数和应变。实验室衍射仪按布拉格定律由衍射角计算晶面间距。在电池里，它常用来核对合成是否干净，以及跟踪充放电中的结构变化。原文举的例子是 $\mathrm{LiFePO_4}$ 的相变。SXRD 亮度更高，可以做微区和原位实验，并被用来分析固态电解质和电极的晶体结构、物相和晶格参数。

实验室 X 射线衍射的光路

透射电子显微镜（transmission electron microscopy，TEM）用透射电子看原子排列和层状结构。扫描电子显微镜（scanning electron microscopy，SEM）用二次电子看表面形貌，例如颗粒、孔隙和活性物质剥落。选区电子衍射和电子背散射衍射可以同时给出晶体取向。样品通常要放在真空里，TEM 还需要很薄的样品。加速电压和束流过高会损伤样品。

透射电镜与扫描电镜所看的尺度

表面和化学键：拉曼与 XPS

拉曼光谱区分弹性的瑞利散射和非弹性的拉曼散射，用来看化学键和官能团。原文列出的用途包括：用碳材料 D 峰和 G 峰的强度比估计石墨化程度和缺陷，识别 MXene 的特征结构，以及追踪电极–电解质界面膜的组成。原位拉曼可以跟着充放电看化学键，但这部分没有给出具体的电池谱图。

拉曼散射与瑞利散射的区别

XPS 测量光电子结合能，用来鉴定表面元素和化学态，例如过渡金属价态、含氧官能团和界面膜。实验在真空中进行，能量刻度常用 $\mathrm{C,1s} = 284.8\ \mathrm{eV}$。原文写 XPS 的分析深度通常在 0.4 mm 到 0.6 mm，并称这对应于原子层。这个长度和表面敏感的 XPS 通常所处的纳米尺度不一致，标为待核对，不把它当成探测深度。

XPS 由光电子能量得到表面化学态

原位衍射、联用和 XAS

原位 XRD 配上同步辐射后，信号更强，更容易看到含量低的元素，也更适合快过程。高穿透还便于在多相样品里做微区结构分析。一套联用装置可以把小角 X 射线散射（small-angle X-ray scattering，SAXS）、XRD 和 X 射线吸收精细结构（X-ray absorption fine structure，XAFS）放在一起：SAXS 看纳米尺度的不均匀区，XRD 看长程晶体，XAFS 看指定元素的近邻。

原位衍射用于跟踪电池工作时的结构

SAXS、XRD 与 XAFS 联用装置

XAS 分成近边（X-ray absorption near-edge structure，XANES）和扩展区（extended X-ray absorption fine structure，EXAFS）。近边看价态，例如离子嵌入和脱出时吸收边如何移动。扩展区给出键长、配位数和无序度。它也被用来看界面副反应的产物，例如过渡金属溶解之后的局域环境。

XANES 与 EXAFS 在同一条吸收谱上的位置

几种方法怎样配合

方法 主要信息 原文提到的限制
XRD / SXRD 物相、晶格、应变 实验室源对弱信号和埋藏界面不够
TEM / SEM 形貌、原子排列、取向 需要真空，高束流可能损伤样品
拉曼 化学键、缺陷、界面膜 文中没有给出具体的原位电池谱
XPS 表面化学态 需要真空；探测深度的毫米级写法待核对
原位 XRD、XAS 充放电中的结构和价态 数据量大，降解过程的定量解释仍然少

单一方法只覆盖一个侧面。原文的搭配是：原位 XRD 给出晶体结构，电镜补充形貌，XPS 解析表面化学态。SEM 和 XPS 的真空环境与真实电池工况不同。锂枝晶生长和界面膜破裂，在这篇方法概述里没有单独的测量结果。

标题里写了红外光谱，正文没有单独的红外实验或谱图，因此这里不补写红外的结论。