1. 钠(锂)离子电池及其关键材料
开发新型高容量的电极材料，构建高能高功率密度的锂离子电池；基于锂资源不足的现状，致力于开发新型的钠离子电池。结合第一性原理的理论计算，研究开发适合钠离子快速脱嵌的新材料和新结构，深入研究相关材料的储钠机制。在材料合成上，关注形貌、结构与性能之间的变化规律，深入研究材料高能晶面的控制合成技术。
2. 水系二次电池及其关键科学问题
水系二次电池（锂/锌）因为采用水溶液电解液替代了有机电解液，消除了电池的安全隐患，而且成本显著降低，在短程动力电池与储能电池领域有良好的应用前景。
我们致力于开发新型高性能的水系二次电池，重点关注电池的容量衰减机制和高性能负极材料的开发，研究先进的纳米表面修饰技术提高电极在水溶液中的稳定性能，逐步解决水系电池面临的循环寿命不足与比能量密度较低的关键问题。
3. 金属-空气电池及其关键科学问题
金属-空气电池因为超高的比能量密度是非常有前景的下一代电池技术。现阶段，我们重点关注铝空气一次电池及其电池堆的成组技术。在此基础上，将逐步拓展到可充锌空气电池和锂空气二次电池。在金属-空气电池中，氧还原与氧析出过程是制约电池性能的关键因素，我们将致力于高效氧催化剂的开发，并深入研究氧气参与的电化学过程。同时，通过铝阳极的合金化和电解液缓蚀剂的开发，提升铝空气电池的使用寿命。