电池的充放电过程中电化学反应的具体路线和反应产物的形状和具体关系

隔膜由超长纳米带编织而成，特性一是柔韧性好，不需要任何粘结剂的条件下，能反复折叠百余次不发生破坏;特性二是稳定性强，在超声、溶剂浸泡等各种苛刻条件处理后结构不变，经过1000度热处理后隔膜几何尺寸不发生变化;特性三是适用性高，钛酸钠隔膜电化学窗口超过4.2伏，可满足常规锂离子电池的需要，采用这种纯无机隔膜组装的电池在零下20度到75度之间均表现出优异的充放电性能。与商业有机隔膜相比，纯无机隔膜抗锂枝晶穿刺的能力大大增强，有望在高性能锂离子电池中得到应用。

此外，团队另外一位成员——湘大2016级本科生樊振宇也在复合隔膜研究中取得较好的成果，论文“Sepiolite-basedSeparatorforAdvancedLi-IonBatteries”已发表在工程技术类top期刊AppliedSurfaceScience(影响因子：4.439)上。该复合隔膜以湘潭海泡石作为原料，辅以少量聚氨酯作为粘结剂。由于海泡石的高孔隙率和吸附性使得隔膜的电解液吸附能力超强，利用海泡石作为无机骨架让隔膜具有很好的热稳定性，在锂离子电池中表现出很好的电化学性能。

丁燕怀课题组目前在电池隔膜研究领域连续发表多篇论文，并申报发明专利4项，在学术界产生了较好的影响，上述成果得到了国家自然科学基金项目、湖南省教育厅重点项目、湖南省自然科学基金项目和湘潭大学大学生创新项目的支持。

对于锂氧电池系统，研究人员公认电池的充放电反应产生类似甜圈和气球状的奇特反应产物形状。然而，这个形状的如何形成仍然是一个谜。在氧气气氛中，原子尺度下的纳米锂-氧电池的新研究为解决这个谜题提供了新线索。

锂-氧反应途径的发现为锂-氧系统中电化学过程的定量建模奠定了基础,为更好地设计具有高容量、更长周期寿命的锂氧电池提供了视角。

锂-氧电池系统在电动工业中是启用技术。然而，锂-氧电池的研究和开发受到了两个悬而未决的问题的严重阻碍。第一，电池的充放电过程中电化学反应的具体路线是什么？第二，反应产物的形状和反应路线的具体关系是什么？这两个问题的答案是基本的，但对锂-氧电池的开发至关重要。

为了解决这个理论缺陷，来自太平洋西北国家实验室的一组研究员与中国天津工业大学和环境分子科学实验室EMSL一起，在科学用户设施能源部的环境分子实验室采用先进的原位成像技术--环境透射电子显微镜，观察纳米锂氧电池的充放电过程。他们发现氧气与碳纳米管上面的锂反应形成亚稳态氧化锂。

该氧化物转变成更稳定的氧化锂，并释放将颗粒膨胀成中空结构的氧气，产生甜圈形状和气球形状。这种观察更加普遍的表明：释放的氧气被容纳的方式决定着锂氧电池中反应产物的复杂形态的形成。这项工作的结果不仅回答了上述的两个问题，还提供了对锂氧电池中离子和电子传输与质量流耦合的了解。