【1】电化学冶金的机理研究
应用多尺度仿真的方法，对冶金、材料制备过程的机理行为予以数学研究：从原子-分子-介尺度（纳米尺度：HRTEM、NanoCT检测结果）-宏观多尺度（多物理场）的角度，系统揭示冶金与材料制备过程中的相关量子力学效应、介尺度传输效应、宏观传热传质及物理场作用规律等，为冶金与材料制备提供基础理论与新方法的支持。
【2】冶炼过程人工智能与大数据
全面应用大数据、云计算及互联网+等先进信息手段，对传统冶金行业进行革新，实现传统行业装备水平提升及节能降耗减排。目前已建成了铝电解大数据中心、铝电解人工智能决策平台、虚拟铝电解槽等平台与系统原型。
应用第一性原理、分子动力学和相场模型等手段，对锂/钠离子电池微观电化学行为、参杂后材料性能、材料制备前的筛选等进行理论计算，通过实验室制备对应的材料及器件，对结果予以佐证，从而对锂/钠离子电池关键电极材料的研发与改进的提供指导。
【4】数字孪生冶金工厂
冶金反应器虚拟现实的理论模型及数学模型研究；铝电解槽及典型有色冶炼过程虚拟现实、虚拟工厂模型的建立及其应用。
