Active cathode particles are fundamental architectural units for the composite electrode of Li‐ion batteries. The microstructure of the particles has a profound impact on their behavior and, consequently, on the cell‐level electrochemical performance. LiCoO₂ (LCO, a dominant cathode material) is often in the form of well‐shaped particles, a few micrometres in size, with good crystallinity. In contrast to secondary particles (an agglomeration of many fine primary grains), which are the other common form of battery particles populated with structural and chemical defects, it is often anticipated that good particle crystallinity leads to superior mechanical robustness and suppressed charge heterogeneity. Yet, sub‐particle level charge inhomogeneity in LCO particles has been widely reported in the literature, posing a frontier challenge in this field. Herein, this topic is revisited and it is demonstrated that X‐ray absorption spectra on single‐crystalline particles with highly anisotropic lattice structures are sensitive to the polarization configuration of the incident X‐rays, causing some degree of ambiguity in analyzing the local spectroscopic fingerprint. To tackle this issue, a methodology is developed that extracts the white‐line peak energy in the X‐ray absorption near‐edge structure spectra as a key data attribute for representing the local state of charge in the LCO crystal. This method demonstrates significantly improved accuracy and reveals the mesoscale chemical complexity in LCO particles with better fidelity. In addition to the implications on the importance of particle engineering for LCO cathodes, the method developed herein also has significant impact on spectro‐microscopic studies of single‐crystalline materials at synchrotron facilities, which is broadly applicable to a wide range of scientific disciplines well beyond battery research.

中文翻译：

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定量单晶LiCoO2阴极颗粒中的氧化还原异质性。

活性阴极颗粒是锂离子电池复合电极的基本结构单元。颗粒的微观结构对其行为具有深远的影响，因此，对细胞级的电化学性能也具有深远的影响。碳酸锂₂（主要的阴极材料LCO）（LCO）通常是形状良好的颗粒，大小只有几微米，并且具有良好的结晶度。与二次颗粒（许多细的一次颗粒的团聚）相反，二次颗粒是电池颗粒的另一种常见形式，具有结构和化学缺陷，通常可以预料到，良好的颗粒结晶度可带来优异的机械强度和抑制的电荷异质性。然而，LCO颗粒中的亚颗粒级电荷不均匀性已在文献中广泛报道，这在该领域提出了前沿挑战。在此，本主题进行了重新讨论，并证明了具有高度各向异性晶格结构的单晶颗粒的X射线吸收光谱对入射X射线的偏振构型敏感，在分析本地光谱指纹时造成一定程度的歧义。为了解决这个问题，开发了一种方法，该方法提取了X射线吸收近边缘结构光谱中的白线峰值能量，作为表示LCO晶体中局部电荷状态的关键数据属性。该方法显示出显着提高的准确性，并揭示了具有更好保真度的LCO颗粒的中尺度化学复杂性。除了对LCO阴极的粒子工程重要性的影响外，本文开发的方法还对同步加速器设施中单晶材料的光谱显微镜研究产生了重大影响，这广泛适用于广泛的科学学科电池研究。为了解决这个问题，开发了一种方法，该方法提取了X射线吸收近边缘结构光谱中的白线峰值能量，作为表示LCO晶体中局部电荷状态的关键数据属性。该方法显示出显着提高的准确性，并揭示了具有更好保真度的LCO颗粒的中尺度化学复杂性。除了对LCO阴极的粒子工程重要性的影响外，本文开发的方法还对同步加速器设施中单晶材料的光谱显微镜研究产生了重大影响，这广泛适用于广泛的科学学科电池研究。为了解决这个问题，开发了一种方法，该方法提取了X射线吸收近边缘结构光谱中的白线峰值能量，作为表示LCO晶体中局部电荷状态的关键数据属性。该方法显示出显着提高的准确性，并揭示了具有更好保真度的LCO颗粒的中尺度化学复杂性。除了对LCO阴极的粒子工程重要性的影响外，本文开发的方法还对同步加速器设施中单晶材料的光谱显微镜研究产生了重大影响，这广泛适用于广泛的科学学科电池研究。开发了一种方法，该方法可提取X射线吸收近边缘结构光谱中的白线峰值能量，作为表示LCO晶体中局部电荷状态的关键数据属性。该方法显示出显着提高的准确性，并揭示了具有更好保真度的LCO颗粒的中尺度化学复杂性。除了对LCO阴极的粒子工程重要性的影响外，本文开发的方法还对同步加速器设施中单晶材料的光谱显微镜研究产生了重大影响，这广泛适用于广泛的科学学科电池研究。开发了一种方法，该方法提取了X射线吸收近边缘结构光谱中的白线峰值能量，作为表示LCO晶体中局部电荷状态的关键数据属性。该方法显示出显着提高的准确性，并揭示了具有更好保真度的LCO颗粒的中尺度化学复杂性。除了对LCO阴极的粒子工程重要性的影响外，本文开发的方法还对同步加速器设施中单晶材料的光谱显微镜研究产生了重大影响，这广泛适用于广泛的科学学科电池研究。该方法显示出显着提高的准确性，并揭示了具有更好保真度的LCO颗粒的中尺度化学复杂性。除了对LCO阴极的粒子工程重要性的影响外，本文开发的方法还对同步加速器设施中单晶材料的光谱显微镜研究产生了重大影响，这广泛适用于广泛的科学学科电池研究。该方法显示出显着提高的准确性，并揭示了具有更好保真度的LCO颗粒的中尺度化学复杂性。除了对LCO阴极的粒子工程重要性的影响外，本文开发的方法还对同步加速器设施中单晶材料的光谱显微镜研究产生了重大影响，这广泛适用于广泛的科学学科电池研究。