（1）金属-空气电池催化剂的可控制备及性能研究
（2）燃料电池催化剂的合成及性能研究
（3）固态电池电解质的制备及性能研究
（4）锂离子电池正负极材料的制备及性能研究
金属-空气电池催化剂
金属-空气电池能兼顾成本效益，环保理念和高能量密度等优势而成为了非常有前景的电力运输储能装置。但是该类型电池存在充放电循环周期短及稳定性较差等问题，使得该电池的商业化进程面临巨大的挑战。理性设计与合成具有氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）催化性能的高效双功能非贵金属电催化材料，对发展新型环保能量转换和储能装置具有重要的科学意义。通过静电纺丝、热解金属有机框架（MOFs）等方法来制备非贵金属氧化物或硫化物异质结、M1/M2/C等双功能催化剂可显著提升金属-空气电池的性能。
燃料电池催化剂
能源问题是我国经济发展面临的挑战与重大需求，《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》中将燃料电池汽车技术开发列为关键技术之一。降低燃料电池的Pt用量，开发出廉价且高效的新型低Pt催化剂是解决其产业化应用的关键。但低Pt催化剂在燃料电池大电流密度下电压会大幅下降，将少量Pt与非贵金属-氮-碳（M/N/C）单原子催化材料复合有望解决这一问题。此外，开发非贵金属单原子催化剂用于燃料电池也是未来的重要发展方向。采用低温辅助金属有机框架（MOFs）热解与原子层沉积（ALD）合成策略可精准构筑高活性位点利用率的低Pt燃料电池催化剂，也可以来构筑多功能非贵金属单原子催化剂。
固态电池电解质
锂金属电池（LMB）由于具有高达3860 mAh g-1的理论容量，被视为最有前景的可充电电池技术之一。固态聚合物电解质（SPE）由于具有优异的机械强度可以有效地抑制锂枝晶的生长，使得锂金属电池体系得到长足的发展，能更好发挥锂金属电池高的能量密度和功率密度的优势。但SPE离子电导率低、界面不稳定导致其容量利用率较低和电池性能较差，这仍然是该材料面临的主要挑战。通过静电纺丝等技术开发新型的聚离子液体基复合固态电解质并构筑稳定的3D聚离子液体固态电解质界面实现锂离子的快速传输，可有效提升二次电池的安全性和能量密度。
锂离子电池正负极材料
锂离子电池具有重量轻、体积比能量大、工作电压高、无环境污染、无记忆效应等优点，是现代通讯、IT和便携式电子产品的理想化学电源，也是未来电动汽车优选的动力电源，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。开发新型锂离子电池正负极材料对于提升其电池容量、循环寿命和安全性具有重要意义。介孔富锂镍锰氧化物/石墨烯、钒酸锂/导电聚合物、Si-M合金/石墨烯、过渡金属氧化物/石墨烯/网状交联碳、过渡金属硫化物/Mxene/C等复合材料都是很有前景的锂离子电池新材料。
