原子力显微镜在电池研究中的应用非常广泛，它能够提供电池内部结构和性能的详细信息。以下是AFM原子力显微镜能够观察电池的几个方面：
1. 电池电极层的形貌与分布
层形貌和分布：原子力显微镜可用于表征电池电极层中各种材料成分（如活性材料、导电添加剂、粘合剂）的层形貌和分布。通过AFM原子力显微镜的图像，可以清晰地看到电极层的表面形貌，包括颗粒大小、分布均匀性、孔隙结构等。
表面粗糙度：原子力显微镜能够测量电极层的表面粗糙度，这对于理解电极与电解液之间的界面接触、电荷传输等过程至关重要。
2. 材料的导电性
局部导电性：利用AFM原子力显微镜的导电模式（如C-AFM），可以测量电极层表面结构的局部电流，从而评估材料的导电性能。这对于优化电极材料、提高电池性能具有重要意义。
3. SEI膜的形成与变化
SEI膜的形成：在锂离子电池中，SEI膜（固体电解质界面膜）是电极材料与电解液在固液界面发生反应形成的不溶物。原子力显微镜能够观察SEI膜的形成过程，包括其初始形成电压、表面形貌以及在不同电解质中的变化。
充放电过程中的变化：通过原位AFM原子力显微镜技术，可以研究SEI膜在充放电过程中的形态和结构变化，这对于理解电池的反应动力学稳定性及安全性具有重要意义。
4. 材料的机械性能
硬度与杨氏模量：结合纳米压痕测试，原子力显微镜可以测定电池电极层的硬度和杨氏模量分布，这些参数对于评估电极的机械性能、预测电池循环寿命等具有重要意义。
5. 微观结构与界面性质
微观结构：AFM原子力显微镜的高分辨率使得它能够观察电池材料的微观结构，如晶粒大小、晶界、缺陷等，这对于理解材料的性能与结构之间的关系具有重要意义。
界面性质：通过KPFM（开尔文探针力显微镜）模式，原子力显微镜可以测量样品的表面电势分布，从而推断出材料界面的功函数和内建电场方向，这对于研究电池中的电荷传输机制、界面反应等过程具有重要意义。
综上所述，AFM原子力显微镜在电池研究中具有广泛的应用前景，它能够提供电池内部结构和性能的详细信息，为电池材料的优化和电池性能的提升提供有力支持。