原子力顯微鏡在電池研究中的應用非常廣泛，它能夠提供電池內部結構和性能的詳細信息。以下是AFM原子力顯微鏡能夠觀察電池的幾個方面：

1. 電池電極層的形貌與分布

層形貌和分布：原子力顯微鏡可用于表征電池電極層中各種材料成分（如活性材料、導電添加劑、粘合劑）的層形貌和分布。通過AFM原子力顯微鏡的圖像，可以清晰地看到電極層的表面形貌，包括顆粒大小、分布均勻性、孔隙結構等。

表面粗糙度：原子力顯微鏡能夠測量電極層的表面粗糙度，這對于理解電極與電解液之間的界面接觸、電荷傳輸等過程至關重要。

2. 材料的導電性

局部導電性：利用AFM原子力顯微鏡的導電模式（如C-AFM），可以測量電極層表面結構的局部電流，從而評估材料的導電性能。這對于優化電極材料、提高電池性能具有重要意義。

3. SEI膜的形成與變化

SEI膜的形成：在鋰離子電池中，SEI膜（固體電解質界面膜）是電極材料與電解液在固液界面發生反應形成的不溶物。原子力顯微鏡能夠觀察SEI膜的形成過程，包括其初始形成電壓、表面形貌以及在不同電解質中的變化。

充放電過程中的變化：通過原位AFM原子力顯微鏡技術，可以研究SEI膜在充放電過程中的形態和結構變化，這對于理解電池的反應動力學穩定性及安全性具有重要意義。

4. 材料的機械性能

硬度與楊氏模量：結合納米壓痕測試，原子力顯微鏡可以測定電池電極層的硬度和楊氏模量分布，這些參數對于評估電極的機械性能、預測電池循環壽命等具有重要意義。

5. 微觀結構與界面性質

微觀結構：AFM原子力顯微鏡的高分辨率使得它能夠觀察電池材料的微觀結構，如晶粒大小、晶界、缺陷等，這對于理解材料的性能與結構之間的關系具有重要意義。

界面性質：通過KPFM（開爾文探針力顯微鏡）模式，原子力顯微鏡可以測量樣品的表面電勢分布，從而推斷出材料界面的功函數和內建電場方向，這對于研究電池中的電荷傳輸機制、界面反應等過程具有重要意義。

綜上所述，AFM原子力顯微鏡在電池研究中具有廣泛的應用前景，它能夠提供電池內部結構和性能的詳細信息，為電池材料的優化和電池性能的提升提供有力支持。