1. 正、负极材料基础及应用研究
正极材料：致力于锂或钠离子电池富锂锰基正极材料、高镍/高压三元材料的可控制备，稀土改性、晶体结构演化与电化学性能的构效关系研究。同时，开发新型稳定的聚阴离子正极，对其晶体结构解析、电化学行为进行系统的研究。
负极材料：致力于高比容、长循环稳定性的Si、Sn、Sb基负极材料的合成与制备，以替代比容量有限的C负极。同时，考察高比容负极在锂离子软包电池产品中可靠性和稳定性的研究。
近5年代表性论文（影响因子>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. 电解液及电极界面动力学研究
首次研究电解液中Li+溶剂化结构对电极稳定性的影响，提出重新认识电解液中添加剂的作用，以及预测电极稳定性的界面模型。结合光谱分析、理论模拟等方法，深入研究电解液中Li+溶剂化结构与电极稳定性的构效关系，为开展SiOx、Sn、Sb、Sn-Sb等负极材料的界面行为及稳定性研究奠定了理论基础。本研究与湖州昆仑动力电池材料公司建立了产学研合作模式。
近5年代表性论文（影响因子>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. 高能电池设计及失效分析
重点设计新型的金属离子（如锂离子或钠离子）电池，如长寿命、高倍率、快充电池，以满足能源市场的需求。对高比能电池的失效机理进行深入研究，优化电池设计进一步提高现今电池的比能量、安全性以及循环寿命。
近5年代表性论文（影响因子>10）：Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1910657; Adv. Energy Mater. 2020, 10, 2000567; ACS Energy Lett. 2020, doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00903.
4. 锂硫电池基础及应用研究
研究了锂硫电池材料组成及工艺，包括高振实密度硫正极的制备、粘结剂筛选、隔膜修饰、镀锂(嵌锂)负极设计以及电解液解析优化等。此外，研究了新型硫化聚丙烯腈正极的分子结构，提出了全新的自由基反应机理，为锂硫电池的开发及实际应用奠定了基础。
关于电解液关键技术的锂硫全电池商用研究获得2016-2017年度阿卜杜拉国王科技大学创新项目支持20万美元，被美国Technology Transfer Central’s 以题为“Researchers in Saudi Arabia develop safer, more energy efficient rechargeable battery”进行专题报道。2018年，获企业资助，与江苏张家港合志新能源公司共同开发第一代商用锂硫电池。
近5年代表性论文（影响因子>10）：ACS Nano 2016, 10, 6037; Adv. Functional Materials 2018, 1802244; ACS Nano 2018, 12,83; ACS Energy Letters 2018, 3, 2899.