相比于擴展X射線吸收精細結構(EXAFS)，XANES的信號更清晰，所需采集信號的時間更短，對元素價態及電荷轉移等更敏感。因此，基于同步輻射光源的原位XANES 具有高的時間分辨率，可用于研究固體電解質的穩定性及電極材料等在充放電過程中的反應機理。

XANES可以結合透射X-射線顯微鏡(TXM)，一起對運行中的電極活性材料進行實時二維(2D) 或三維(3D) 成像。TXM照片的每個像素都可以采集XANES譜，而不同物相成分在特定元素的XANES譜中具有特征譜結構或能量位移等，因而原位TXMXANES可以同時實時監測電極材料在充放電過程中的結構與化學成分的變化，深入研究相關離子遷移動態及電池充放電機理等。

案例三：美國阿拉巴馬大學漢茨維爾分校George J. Nelson團隊利用該技術對合金負極材料Cu6Sn5進行Cu K-邊的原位XANES 2D成像(下圖). 與鋰化后形成的Li2CuSn相比，Cu與Cu6Sn5的XANES譜都有明顯的邊前 (pre-edge) 結構，因而可以實時獲取不同充電狀態下電極中的鋰化區域分布信息，監測Cu6Sn5電極的鋰化過程。

Malabet H J G, Robles D J, de Andrade V, et al. In Operando XANES Imaging of High Capacity Intermetallic Anodes for Lithium Ion Batteries[J]. Journal of The Electrochemical Society, 2020, 167(4): 040523.

對于全固態鋰電池，人們通常認為鋰離子在固-固界面的傳輸與遷移主要取決于固體顆粒界面間的物理接觸與化學穩定性等，孔隙及晶界等的存在將增大界面傳輸的阻抗。

案例四：為研究鋰離子在固態電池中的這類傳輸行為, 哈爾濱工業大學王家鈞團隊利用原位2D TXMXANES 技術對比監測了NCM622正極在全固態電池與在基于液態電解質的常規鋰離子電池中的充電過程。

在開路狀態及充電至4.2 V 時, NCM材料的XANES譜Ni K-邊發生3 eV 的能量位移，因此，XANES中鎳的化學狀態可用來監測NCM電極材料的充電狀態。

如上圖(b) 所示，在第一次充電過程中，去鋰化開始于NCM顆粒的表面，并隨著充電的繼續進行而逐漸深入到NCM顆粒內部。在此過程中，鎳的化學態分布非常均勻，并沒有受到晶界與界面空隙等的顯著影響。而在常規鋰離子電池中，去鋰化也開始于NCM 表面，但以一種幾近于核-殼的方式由外向里逐步推進(上圖(c))。因此，作者認為活性顆粒內部的化學環境對初始充電中的鋰離子在固態電池里的遷移具有重要影響。

Lou S, Liu Q, Zhang F, et al. Insights into interfacial effect and local lithium-ion transport in polycrystalline cathodes of solid-state batteries[J]. Nature communications, 2020, 11(1): 1-10.

原位XANES對快速高精度分析固態電池內部的元素及其價態乃至各自的分布，都具有難以替代的作用，而且對樣品幾乎沒有損傷，對深入分析固態電池的充放電機理與失效機制等具有極為重要的作用。

但由于同步輻射資源在全球極為有限，原位XANES目前尚不如原位TEM或原位XRD 等普及。隨著更多更先進同步光源的建設，原位 XANES將在固態電池以及其他鋰離子電池等各類電池的研究中發揮越來越重要的作用。