1. 正、負極材料基礎及應用研究
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、晶體結構演化與電化學性能的構效關系研究。同時，開發新型穩定的聚陰離子正極，對其晶體結構解析、電化學行為進行系統的研究。
負極材料：致力于高比容、長循環穩定性的Si、Sn、Sb基負極材料的合成與制備，以替代比容量有限的C負極。同時，考察高比容負極在鋰離子軟包電池產品中可靠性和穩定性的研究。
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研究
首次研究電解液中Li+溶劑化結構對電極穩定性的影響，提出重新認識電解液中添加劑的作用，以及預測電極穩定性的界面模型。結合光譜分析、理論模擬等方法，深入研究電解液中Li+溶劑化結構與電極穩定性的構效關系，為開展SiOx、Sn、Sb、Sn-Sb等負極材料的界面行為及穩定性研究奠定了理論基礎。本研究與湖州昆侖動力電池材料公司建立了產學研合作模式。
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. 高能電池設計及失效分析
重點設計新型的金屬離子（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理進行深入研究，優化電池設計進一步提高現今電池的比能量、安全性以及循環壽命。
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. 鋰硫電池基礎及應用研究
研究了鋰硫電池材料組成及工藝，包括高振實密度硫正極的制備、粘結劑篩選、隔膜修飾、鍍鋰(嵌鋰)負極設計以及電解液解析優化等。此外，研究了新型硫化聚丙烯腈正極的分子結構，提出了全新的自由基反應機理，為鋰硫電池的開發及實際應用奠定了基礎。
關于電解液關鍵技術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創新項目支持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”進行專題報道。2018年，獲企業資助，與江蘇張家港合志新能源公司共同開發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.