1. 正、負(fù)極材料基礎(chǔ)及應(yīng)用研究
正極材料：致力于鋰或鈉離子電池富鋰錳基正極材料、高鎳/高壓三元材料的可控制備，稀土改性、晶體結(jié)構(gòu)演化與電化學(xué)性能的構(gòu)效關(guān)系研究。同時，開發(fā)新型穩(wěn)定的聚陰離子正極，對其晶體結(jié)構(gòu)解析、電化學(xué)行為進(jìn)行系統(tǒng)的研究。
負(fù)極材料：致力于高比容、長循環(huán)穩(wěn)定性的Si、Sn、Sb基負(fù)極材料的合成與制備，以替代比容量有限的C負(fù)極。同時，考察高比容負(fù)極在鋰離子軟包電池產(chǎn)品中可靠性和穩(wěn)定性的研究。
近5年代表性論文（影響因子>10）：ACS Energy Lett. 2019, 4, 656；Mater. Sci. Eng: R: Rep. 2019, 135, 58; Adv. Funct. Mater. 2019,1903641; Nano Energy 2019, 62, 853; Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1902194;
2. 電解液及電極界面動力學(xué)研究
首次研究電解液中Li+溶劑化結(jié)構(gòu)對電極穩(wěn)定性的影響，提出重新認(rèn)識電解液中添加劑的作用，以及預(yù)測電極穩(wěn)定性的界面模型。結(jié)合光譜分析、理論模擬等方法，深入研究電解液中Li+溶劑化結(jié)構(gòu)與電極穩(wěn)定性的構(gòu)效關(guān)系，為開展SiOx、Sn、Sb、Sn-Sb等負(fù)極材料的界面行為及穩(wěn)定性研究奠定了理論基礎(chǔ)。本研究與湖州昆侖動力電池材料公司建立了產(chǎn)學(xué)研合作模式。
近5年代表性論文（影響因子>10）：ACS Energy Lett. 2016, 1, 529; ACS Energy Lett. 2019, 3, 335; ACS Energy Lett. 2019, 4, 1584; ACS Energy Lett. 2019, 4, 2613; ACS Energy Lett. 2020, 5, 766; Nano Lett. 2020, 20, 3247; Adv. Mater. Funct. 2020, Revision.
3. 高能電池設(shè)計及失效分析
重點(diǎn)設(shè)計新型的金屬離子（如鋰離子或鈉離子）電池，如長壽命、高倍率、快充電池，以滿足能源市場的需求。對高比能電池的失效機(jī)理進(jìn)行深入研究，優(yōu)化電池設(shè)計進(jìn)一步提高現(xiàn)今電池的比能量、安全性以及循環(huán)壽命。
近5年代表性論文（影響因子>10）：Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1910657; Adv. Energy Mater. 2020, 10, 2000567; ACS Energy Lett. 2020, doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00903.
4. 鋰硫電池基礎(chǔ)及應(yīng)用研究
研究了鋰硫電池材料組成及工藝，包括高振實(shí)密度硫正極的制備、粘結(jié)劑篩選、隔膜修飾、鍍鋰(嵌鋰)負(fù)極設(shè)計以及電解液解析優(yōu)化等。此外，研究了新型硫化聚丙烯腈正極的分子結(jié)構(gòu)，提出了全新的自由基反應(yīng)機(jī)理，為鋰硫電池的開發(fā)及實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)于電解液關(guān)鍵技術(shù)的鋰硫全電池商用研究獲得2016-2017年度阿卜杜拉國王科技大學(xué)創(chuàng)新項目支持20萬美元，被美國Technology Transfer Central’s 以題為“Researchers in Saudi Arabia develop safer, more energy efficient rechargeable battery”進(jìn)行專題報道。2018年，獲企業(yè)資助，與江蘇張家港合志新能源公司共同開發(fā)第一代商用鋰硫電池。
近5年代表性論文（影響因子>10）：ACS Nano 2016, 10, 6037; Adv. Functional Materials 2018, 1802244; ACS Nano 2018, 12,83; ACS Energy Letters 2018, 3, 2899.