5) 电子能量损失谱:在透射电镜中电子束穿过样品后会发生散射，发生弹性散射的电子能量保持不变，发生非弹性散射的电子具有能量的变化。电子能量损失谱（EELS）所分析的就是具有固定能量的入射电子与样品发生非弹性散射后的能量损失分布。非弹性散射涉及电子与样品原子核外的电子间的库仑相互作用，核外电子接受入射电子能量发生选择性跃迁，与此同时入射电子损失相应的能量。不同元素在不同状态下发生选择跃迁所需的能量不同，因此根据入射电子所损失的能量可以获取样品的元素信息与电子结构信息，这其中包括获取样品厚度、分辨元素种类与含量、确定元素价态等结构信息。

EELS与EDS的差异如表1所示：

6)  会聚束电子衍射:会聚束电子衍射（CBED）可以获取电子轨道层次的结构信息。CBED 通过测量晶体库仑势（结构因子）的傅里叶系数，进而转化成X 射线结构因子，通过傅里叶变换得到电子密度。电子衍射测量结构因子拥有能够测低阶结构因子、对电子态敏感、可实现微区精准分析等优点，保证了获取电子密度的精确度。电子密度通过多极拟合可以得到晶体的轨道、拓扑态等信息。LiNiO2 材料中的电荷密度与成键情况，如图6 所示。由于CBED 方法需要电子束长时间、大剂量地作用在样品上，因此目前CBED 方法无法广泛地应用在锂电池材料的研究中。

图6  （a）LiNiO2 材料的CBED 花样；（b）精修后实验数据和理论计算结果的最佳拟合

7)  冷冻电镜:锂电池材料通常对电子束辐照非常敏感，如金属锂负极和固态电解质材料等，这就限制了电镜对很多电子束敏感材料的研究。最近美国斯坦福大学崔屹教授团队和美国加州大学圣地亚哥分校孟颖教授团队分别利用冷冻样品杆在液氮温度下对金属锂进行了HRTEM 表征。锂离子电池中电解质是电池中重要的组成部分，但是由于大部分电解质都为液体，使得对液态电解质结构和性能的研究十分不足。近期得益于冷冻电镜方法和冷冻FIB（cryo-FIB）的发展，使得在电镜中研究液体电解质体系在不同充放电过程中的状态成为了可能，如图7 所示。

8)  原位加电:锂电池的一生就是在充电与放电的循环中度过，所以在充放电过程中的原位表征至关重要。2009 年Allard 等人使用微机电系统（MEMS）芯片承载样品，设计了全新的原位样品杆，实现了快速的加温、冷却过程，最高温度可超过1000摄氏度，与此同时样品杆稳定性足以保证在STEM下获得原子尺度图像；拱越等人地将芯片式样品杆应用到了锂离子电池材料的原位研究中，成功地在原位芯片上搭建了微观全固态电池，并实现了原子尺度原位观测锂离子迁移（见图8）并进一步将表征范围扩展至三维原子尺度。芯片式样品杆具有可倾转、高稳定性、可操作性强、便于进一步加工等优点，现已成为原位研究中的主流。

图 8 微观全固态电池材料的初始结构