结合经验规律、第一性原理方法及高通量的计算理论开展已知及未知锂、铝电池正、负极材料的组分结构计算筛选与搜寻，探索确定与体系储能密度和热力学性质关联的物理量，揭示电极材料电化学性能与其晶体结构、物相组成等的内在联系，提出纳米结构储能电极材料的设计理论，建立电解质材料成分、结构与离子电导率的构效关系，预测高离子导电率的电解质以及性能优异的隔膜……

基于理论计算和材料设计，通过化学溶液法、物理气相法及纳米流变相-自组装技术，重点研究富锂、钒系等正极材料和硅基、新型合金等负极材料的优化设计和可控制备。在介观尺度调控其生长、表界面特性和组装行为，开发具有分级多孔微纳复合结构的电极材料，研究电极材料组成颗粒尺寸、物相等微观结构因素对脱嵌…

基于现有的单根纳米线电化学器件原位检测平台，结合原位XPS、电子能量损失谱（EELS）、原位NMR 等技术，设计制作一套可同时施加电场、温度场、光的单根纳米线储能器件电化学原位测试系统，实现锂、铝离子等电池电极材料的电化学、电、温度、磁、光等多场耦合性质的测量。将X 射线衍射仪、电化学工作站以及高低温变温箱有机集成，发展高低温超快速电化学原位二维面探XRD ……

根据理论计算和电池材料的实验研究结果，确定具有优异性能且匹配性良好的正负极材料，结合本项目研制的高离子导电率的电解质和复合隔膜材料，基于均衡设计方法，设计和开发包括柔性固态混合型储能器件在内的新型高效纳米储能器件。根据研制储能器件性能测试反馈的实验结果，进一步集成和优化上述有关材料和电极方面的研究成果，并从材料、电极、器件三方面优化设计……