1.面向长时储能的新一代液流电池技术
随着风能、太阳能等清洁能源的大规模普及，其固有的间歇性与不连续性对电网安全提出了严峻挑战，开发储能时长超过8小时的长时储能（Long-Duration Energy Storage）技术已成为国家实现“双碳”战略的关键钥匙。传统锂离子电池在高时长应用上面临成本骤增的瓶颈，而液流电池凭借其能量与功率完全解耦的独特设计，使得持续放电时间越长，单位能量成本越低，是公认最适用于大规模、高安全长时储能的理想技术。本课题组直面液流电池实用化进程中的国际前沿难题，从分子设计-膜材料创新-电堆工程化开展全链条研究。
代表性论文：
1. Lin L., Qiu P., Xie C., Zeng W., Li J., Wang S., Chen S.*, and Li Z. (李喆珺)*, “Interfacial engineering with cationic electrocatalysts in aqueous polysulfide redox flow batteries”, Joule, 2026.
2. Li Z.(李喆珺) and Lu Y.C.*, “Polysulfide-based redox flow batteries with long life and low levelized cost enabled by charge-reinforced ion-selective membrane”, Nature Energy, 2021, 6, 517-528（高被引论文）
3. Li Z. (李喆珺) and Lu Y.C.*, "Materials Design of Aqueous Redox Flow Batteries: Fundamental Challenges and Mitigation Strategies", Advanced Materials, 2020, 2002132
2.下一代高安全、超高比能电池体系
本课题组紧扣全球能源转型与国家储能战略需求，致力于推动传统二次电池的安全跃升与下一代超高比能电池的战略布局。我们聚焦的核心科研蓝图涵盖两大方向：（1）高安全锂电池体系（解决当下痛点）：针对传统锂电的热失控难题，我们从“材料合成-界面工程-先进表征-工程实用”全生命周期出发，研发新型本质不可燃电解液，调控电极微观界面演变，并利用多物理场协同的原位/在线监控技术（如原位红外、拉曼、XRD等），在分子和微纳尺度上破解电池热失控的黑匣子，实现电池安全性的根本跨越。（2）下一代高比能金属-硫电池（布局未来前沿）：锂-硫电池因超高的理论能量密度（传统锂电的3~5倍）和极低的成本，被视为下一代储能的圣杯。我们直面多硫化物穿梭效应及绝缘产物动力学迟缓等国际公认难题，通过先进液态结构设计与多功能微纳电极构筑，挑战传统电池的能量密度极限。
代表性论文：
1. Wang X., Ji C., Chen H., Liu Y., Ye Z., Hou T., and Li Z. (李喆珺)*, “Size-Induced High Entropy Effect for Optimized Electrolyte Design of Lithium-Ion Batteries”, Advanced Materials, 2025, e14068.
2. Li Z. (李喆珺), Zhou Y., Wang Y., and Lu Y.C.*, “Solvent‐Mediated Li2S Electrodeposition: A Critical Manipulator in Lithium–Sulfur Batteries”, Advanced Energy Materials, 2019, 9, 1802207.(高被引论文）
3. Ye Z., Zheng C.C., Tan Z.J., and Li Z. (李喆珺) *, “Rational design of the temperature-responsive nonflammable electrolyte for safe lithium-ion batteries”, Energy Storage Materials, 2024, 103790.
3.多维原位电化学谱学表征技术联用（探索微观反应黑匣子）
现代先进储能技术的突破，高度依赖于对电池内部复杂、瞬态的物理化学演变过程的精准捕捉。传统非原位（Ex-situ）表征极易破坏电池的真实化学状态，如同看照片猜测电影剧情。本课题组致力于打破这一限制，通过自主设计尖端原位电池器件，将多维先进谱学与电化学测试深度融合，打造极具学科前沿性的原位表征与微观机理挖掘研究平台。
我们围绕储能行为的实时空间/时间演变，核心聚焦以下前沿攻关方向：全尺度动态机理剖析（分子到物相的实时捕捉）：课题组现已成功开发并建立了完备的原位红外光谱（In-situ IR）、原位紫外-可见光谱（In-situ UV-Vis）、原位拉曼光谱（In-situ Raman）、原位固态核磁共振（In-situ SSNMR）以及原位X射线衍射（In-situ XRD）等多模态表征矩阵。从可逆反应的分子/基团演变、电解液物种降解、微观物相转变，到离子扩散动力学，实现全方位、多维度的实时定量追踪。多谱学多物理场协同联用（打破单一表征局限）：针对电池内部固-液-气多相界面行为的复杂性，我们重点攻关多模态原位技术的联用与集成（如红外-拉曼联用、谱学-电化学质谱联用等），在同一时间和空间尺度上获取多维化学信息，彻底攻克单一表征手段信息片面、时空错位的行业痛点。
