为了进一步地提高二次电池的能量密度，研究者需要使用较轻的非过渡金属元素代替原先的过渡金属元素作为正极、负极和电解质材料，比如锂(Li)、硫(S)和氧(O)。锂-硫电池、锂-氧电池和全固态电池具有很高的质量能量密度，因此它们被认为是下一代高能量电池。然而，它们的原始材料、中间反应产物和界面都具有非常高的反应活性而且对空气和电子束超级敏感。这些脆弱的属性促使研究人员改进现有的电池表征方法并发展新测量手段。受结构生物领域的启发，报告人最先引入冷冻电镜技术用于观察辐照敏感电池材料及其界面，取得了一系列重要研究成果。报告人将介绍通过冷冻电镜观察金属锂在电化学沉积过程的形核、相变和生长，揭示它的生长机制和影响因素，从而建立金属锂的微观结构—电化学性能—改进策略三者的内在联系。固体电解质界面(SEI)是电池系统中最重要的却被了解最少的部分。通过冷冻电镜，报告人将揭示SEI膜的三维结构和化学信息，比较SEI在液体电解液和固体电解质中的差别。这些成果表明，冷冻电镜是研究电池材料必不可少的工具，将提供越来越多的前所未有的新知识和新思考，从而促进未来高能量密度电池的发展和应用。