锂离子电池具有能量密度高(>180 Wh kg-1)、充放电快速、循环寿命长、绿色环保等优点，在移动电话、笔记本电脑等便携式电子产品及电动车、大规模储能等领域应用广泛。然而，目前商业化的锂离子电池(第一代锂离子电池)存在如下缺陷：(1) 电池的能量密度不适应社会发展的需要，不能满足电动车和大规模储能的需求，迫切需要提高；(2) 安全隐患。采用有机电解质溶液，易燃易爆；(3) 不可持续性。电池正极材料LixCoO2 、LixMnO4 和LiFePO4 采用的Co、Mn和Fe 需要从矿物中提取，如果所有燃油汽车(目前全世界约有8 亿辆)都换成由锂离子电池(15 kWh)驱动的电动汽车，则将引起类似石油危机一样的Co、Mn 和Fe 矿物资源危机。
本研究方向旨在解决目前第一代锂离子电池的上述缺陷，重点解决能量密度问题，通过材料的纳米尺度设计和制备来提高锂离子电池的能量密度。因此，本方向的研究内容主要包括纳米电极材料的制备、表征、电化学性能测试、器件的组装及性能评估。