1、全钒液流电池系统及其关键材料
全钒液流电池（All vanadium redox flow battery，简称：VRFB）是1985年提出的一种新型绿色的液流电池，具有容量和功率可调、大电流无损深度放电、使用寿命长、易操作和维护、氧化还原电对由单一金属离子（钒离子）构成无交叉污染等优点。因此，VRFB非常适用于调峰电源系统、大规模光电转换系统、风能利用系统、电动汽车电源等方面。VRFB的关键组件包括：电极材料、电解液与隔膜材料三部分。近几年，在电极材料方面，我们采用氮掺杂石墨烯、硼氮共掺碳纳米纤维等方式来有效地提高电解液的氧化还原活性；在电解液方面，我们研究了In3+离子、含-NH2、-SO3H的有机添加剂及不同类型的酸对电解液活性的影响；在隔膜方面，我们先是通过无机物改性商用Nafion膜的方法来降低Nafion膜的钒渗透率，并同时制备了芳香性主链的高分子膜及其复合膜（磺化聚酰亚胺、磺化聚醚醚酮/WO3混合膜等，我们制备出的隔膜具有低的钒离子渗透率和高的离子选择性。近些年，通过对VRFB关键材料以及电池结构的优化研究，现已有效地提高了VRFB的性能及寿命。
相关论文：
[1] He Zhangxing, Liu Jianlei, Han Huiguo, Chen Yong, Zhou Zhi, Zheng Shijie, Lu Wei, Liu Suqin, He Zhen. Effects of organic additives containing -NH2 and -SO3H on electrochemical properties of vanadium redox flow battery [J]. Electrochimica Acta, 2013, 106: 556-562.
[2]Shi Lang, Liu Suqin, He Zhen, Yuan Hao, Shen Junxi. Synthesis of boron and nitrogen co-doped carbon nanofiber as efficient metal-free electrocatalyst for the VO2+/VO2+ Redox Reaction [J]. Electrochimica Acta, 2015, 178: 748-757.
[3]Li Jinchao, Liu Suqin, He Zhen, Zhou Zhi. A novel branched side-chain-type sulfonated polyimide membrane with flexible sulfoalkyl pendants and trifluoromethyl groups for vanadium redox flow batteries [J]. Journal of Power Sources, 2017, 347: 114-126.
2、锂离子电池
锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。近年来我们主要针对高电压锂离子电池正极材料及电解液进行了系列研究，分别制备了LiCoPO4F及高电压三元材料进行了研究，并与中科院青海盐湖所合作在锂盐和电解液添加剂等方向进行合作研究。
同时我们也开发了系列MnO、多孔碳等新型锂离子电池负极材料。并通过选用不同的包覆方法制备得到高循环稳定性的金属氧化物负极材料。
相关论文：
Qingmeng Gan, Kuangmin Zhao, Suqin Liu, Zhen He. Solvent-free synthesis of N-doped carbon coated ZnO nanorods composite anode via a ZnO support-induced ZIF-8 in-situ growth strategy [J]. Electrochimica Acta, In press
Gan Qingmeng, Zhao Kuangmin, Liu Suqin, He Zhen.. MOF-derived carbon coating on self-supported ZnCo2O4-ZnO nanorod arrays as high-performance anode for lithium-ion batteries [J]. Journal of Materials Science, 2017(52): 7768-7780.
3、超级电容器
超级电容器从储能机理上面分的话，超级电容器分为双电层电容器和赝电容器。是一种新型储能装置，它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。本课题组分别以多孔碳和锰氧化物材料的研究了双电层电容器和赝电容器性能。锰系材料是最接近于双电层电容性能的赝电容材料，本课题组针对锰氧化物作为超级电容器电极材料存在的导电性差，比表面积小等缺点制备了高比表面积的二氧化锰材料各种新型碳包覆方法。为了提高锰氧化物的比表面积，本课题组采用Mn-MOFs制备得到了一系列的MnO,Mn3O4和Mn2O3与多孔碳的复合材料。由于碳材料是最典型的双电层电容器材料，利用MOFs制备了一系列的二维片状多孔碳材料。
相关论文：
Kuangmin ZHAO,
Zhao Kuangmin, Liu Suqin, Wu Yuanzhan, Lv Kezhou, Yuan Hao, He Zhen.. Long Cycling Life Supercapacitors Electrode Materials: Ultrathin Manganese Dioxide Nanoscrolls Adhered to Graphene by Electrostatic Self-Assembly [J]. Electrochimica Acta, 2015(174): 1234-1243.
Zhao Kuangmin, Lyu Kezhou, Liu Suqin, Gan Qingmeng, He Zhen, Zhou Zhi. Ordered porous Mn3O4@N-doped carbon/graphene hybrids derived from metal-organic frameworks for supercapacitor electrodes [J]. Journal of Materials Science, 2017(52): 446-457.
Wu Yuanzhan, Liu Suqin, Zhao Kuangmin, He Zhen, Yuan Hao, Lv Kezhou, Jia Guofeng.. Chemical deposition of MnO2 nanosheets on graphene-carbon nanofiber paper as free-standing and flexible electrode for supercapacitors [J]. Ionics, 22(1185-1195.):
3、电催化材料
氧还原反应是金属燃料电池的关键反应。金属燃料电池的发展受到了ORR贵金属催化剂的发展限制。我们近期针对镁空气电池的阴极设计了一系列的ORR催化剂。采用MOFs作为前驱体得到了M-N-carbon (M=Fe,Co,Ni)，其氧还原性能与Pt/C(20%)可以媲美。近期与湖南省稀土研究院合作开发了钙钛矿型LaMnO3催化剂。
4、光催化材料
本课题组针对C3N4这种无极半导体材料，通过材料制备，复合改性等方法制备了高性能的光催化材料。
Wang Ding, Suqin Liu, Zhen He. One-step synthesis of graphitic carbon nitride nanosheets for efficient catalysis of phenol removal under visible light [J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(10): 1711–1718