隔膜由超長(zhǎng)納米帶編織而成，特性一是柔韌性好，不需要任何粘結(jié)劑的條件下，能反復(fù)折疊百余次不發(fā)生破壞;特性二是穩(wěn)定性強(qiáng)，在超聲、溶劑浸泡等各種苛刻條件處理后結(jié)構(gòu)不變，經(jīng)過(guò)1000度熱處理后隔膜幾何尺寸不發(fā)生變化;特性三是適用性高，鈦酸鈉隔膜電化學(xué)窗口超過(guò)4.2伏，可滿足常規(guī)鋰離子電池的需要，采用這種純無(wú)機(jī)隔膜組裝的電池在零下20度到75度之間均表現(xiàn)出優(yōu)異的充放電性能。與商業(yè)有機(jī)隔膜相比，純無(wú)機(jī)隔膜抗鋰枝晶穿刺的能力大大增強(qiáng)，有望在高性能鋰離子電池中得到應(yīng)用。

此外，團(tuán)隊(duì)另外一位成員——湘大2016級(jí)本科生樊振宇也在復(fù)合隔膜研究中取得較好的成果，論文“Sepiolite-basedSeparatorforAdvancedLi-IonBatteries”已發(fā)表在工程技術(shù)類top期刊AppliedSurfaceScience(影響因子：4.439)上。該復(fù)合隔膜以湘潭海泡石作為原料，輔以少量聚氨酯作為粘結(jié)劑。由于海泡石的高孔隙率和吸附性使得隔膜的電解液吸附能力超強(qiáng)，利用海泡石作為無(wú)機(jī)骨架讓隔膜具有很好的熱穩(wěn)定性，在鋰離子電池中表現(xiàn)出很好的電化學(xué)性能。

丁燕懷課題組目前在電池隔膜研究領(lǐng)域連續(xù)發(fā)表多篇論文，并申報(bào)發(fā)明專利4項(xiàng)，在學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了較好的影響，上述成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、湖南省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目、湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目和湘潭大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的支持。

對(duì)于鋰氧電池系統(tǒng)，研究人員公認(rèn)電池的充放電反應(yīng)產(chǎn)生類似甜圈和氣球狀的奇特反應(yīng)產(chǎn)物形狀。然而，這個(gè)形狀的如何形成仍然是一個(gè)謎。在氧氣氣氛中，原子尺度下的納米鋰-氧電池的新研究為解決這個(gè)謎題提供了新線索。

鋰-氧反應(yīng)途徑的發(fā)現(xiàn)為鋰-氧系統(tǒng)中電化學(xué)過(guò)程的定量建模奠定了基礎(chǔ),為更好地設(shè)計(jì)具有高容量、更長(zhǎng)周期壽命的鋰氧電池提供了視角。

鋰-氧電池系統(tǒng)在電動(dòng)工業(yè)中是啟用技術(shù)。然而，鋰-氧電池的研究和開發(fā)受到了兩個(gè)懸而未決的問(wèn)題的嚴(yán)重阻礙。第一，電池的充放電過(guò)程中電化學(xué)反應(yīng)的具體路線是什么？第二，反應(yīng)產(chǎn)物的形狀和反應(yīng)路線的具體關(guān)系是什么？這兩個(gè)問(wèn)題的答案是基本的，但對(duì)鋰-氧電池的開發(fā)至關(guān)重要。

為了解決這個(gè)理論缺陷，來(lái)自太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一組研究員與中國(guó)天津工業(yè)大學(xué)和環(huán)境分子科學(xué)實(shí)驗(yàn)室EMSL一起，在科學(xué)用戶設(shè)施能源部的環(huán)境分子實(shí)驗(yàn)室采用先進(jìn)的原位成像技術(shù)--環(huán)境透射電子顯微鏡，觀察納米鋰氧電池的充放電過(guò)程。他們發(fā)現(xiàn)氧氣與碳納米管上面的鋰反應(yīng)形成亞穩(wěn)態(tài)氧化鋰。

該氧化物轉(zhuǎn)變成更穩(wěn)定的氧化鋰，并釋放將顆粒膨脹成中空結(jié)構(gòu)的氧氣，產(chǎn)生甜圈形狀和氣球形狀。這種觀察更加普遍的表明：釋放的氧氣被容納的方式?jīng)Q定著鋰氧電池中反應(yīng)產(chǎn)物的復(fù)雜形態(tài)的形成。這項(xiàng)工作的結(jié)果不僅回答了上述的兩個(gè)問(wèn)題，還提供了對(duì)鋰氧電池中離子和電子傳輸與質(zhì)量流耦合的了解。