XPS作为一种表面表征手段，这是它一个很大的限制，同时也是它一个很大的优势，正所谓“其术专则其艺必精”。限于笔者专业背景，此次主要讲述XPS在锂离子电池中的应用。
而由于XPS测试是一种表面分析手段，故其在锂离子电池中的应用主要在于SEI膜的分析。
1、什么是SEI膜?
考虑到部分读者可能非锂离子电池专业背景，这里先来一段SEI膜的简短介绍。
在锂离子电池循环过程中，电极材料与电解液在固液界面上发生反应，形成一层覆盖材料表面的钝化膜，简称SEI膜，是Solid Electrolyte Interphase膜的缩写。其主要形成于电池首次充放电过程中，在后续循环持续产生。正极表面SEI膜来源于正极材料与电解液的氧化产物;而负极表面SEI膜则来源于负极材料与电解液的还原产物。由于SEI膜对负极影响较大，(负极SEI膜的厚度远大于正极)，所以对于负极材料的SEI膜研究较多。
SEI膜主要成分为LiF, Li2CO3, Li2O以及醇锂盐和有机聚合物等。其形成过程消耗了大量的Li+，但其形成后起着保护电极的作用，且对Li+传导影响较大，所以SEI膜的研究一直是锂离子电池的热点。
2、为什么XPS可以分析SEI膜的相关信息?
尽管SEI膜的厚度与电极材料、循环条件、电解液、锂盐等密切相关，且采用不同测试手段得到的SEI膜厚度也并不一致，但一般认为电池的SEI膜的厚度在15-25nm左右，而XPS的信息深度大约在5nm，故可基本排除电极材料对XPS信号的干扰，得到可信的SEI膜信息。
3、在锂电中的应用
应用一：XPS用于分析SEI膜成分
Fig.1 正极材料XPS光谱图
该文中作者通过测试充电到不同电压后储存一周的材料表面XPS信息，发现在高脱锂态下储存的电极表面的XPS信息中C-O和C=O基团的含量增多，说明Li2CO3的含量提高。其中的F1s，P2p对应的峰面积变化不大。从这XPS元素分析可以得出，材料表面的SEI膜主要组成为：PEC，Li2CO3，LixPFyOz，以及有机溶剂的还原产物。而从C-O，C=O，以及O的变化来看，说明高压下储存，其Li2CO3含量会升高，Li+与电解液的分解反应加剧。
应用二：通过改变某一两个参数，分析其对SEI膜的影响
该文中作者分别对比了脱锂态和嵌锂态Li2FeSiO4在不同锂盐体系中形成的SEI膜的XPS全谱信息，结合标准结合能确定元素组成;利用软件分峰后对比峰面积和灵敏度因子得出各元素原子比，从元素和组成的对应关系，推断其SEI膜组成，进而得出锂盐对电解液组成和稳定性的影响。
应用三：分析充放电过程中材料表面的XPS信息，得出相关的电化学反应机制
该文中，作者先通过分析LixCoO2在脱嵌过程中的结构机制变化，引入对该过程电化学反应机制的思考。发现以前人们会认为在充放电过程中只有过渡金属离子Co3+/Co4+的变价是错误的，O离子并不是固定在O2-,其中O2-也会释放电子，发生化合价的改变.(这是目前锂离子电池领域理论的一个新突破)。
分析Co和O这两个元素的XPS各分子轨道光谱，发现在Li+脱出的过程中，Co3+、O2-同时发生了氧化反应。
应用四：通过XPS分析电极表面SEI膜的厚度
在该文中，作者先根据XPS全谱分析其元素组成以及对应的分子结构式。然后利用Ar+离子束对电极材料进行离子刻蚀，得到更内层的信息。通过控制离子刻蚀时间，对电极材料表面SEI膜进行不同程度的刻蚀，然后根据XPS的信息暴露情况分析其SEI膜厚度。
比如：在文中作者发现聚合物(polymer)在刻蚀35min其强度基本保持不变，而在35min后，其强度很快达到零，这说明此时polymer已经基本被刻蚀掉。通过计算刻蚀时间和层厚的关系，说明SEI膜中polymer的层厚大约在90nm左右。
最后作者得出SEI膜中Li2CO3的厚度大约在1.5-2nm左右，聚合物在90nm左右，锂盐LiBF4的还原分解产物的厚度在200nm左右等信息。
参考文献部分内容较为晦涩，笔者已经尽量使之通俗、简洁，限于才力有限，不足之处希望能够得到读者的谅解。所有参考资料已上传到材料人论坛，大家有什么疑问和要求请留言。
参考文献
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