从事无机材料与能源化学及高能电池的研究，针对氢、锂、镁等无机材料的化学能/电能储存与转化所存在的反应活性低、动力学缓慢、物质输运和电荷传递受限等科学与技术难题，带领团队开展能量高效储存与转化探索研究，通过化学、纳米和能源的交叉学科研究，探索使用新材料，来提升能量转化效率与能量储存密度，并从这两个方面优化电池效能；在Nature Chem., Nature Commun., JACS, Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Acc. Chem. Res., Chem. Soc. Rev., Coord. Chem. Rev.等期刊上发表研究论文200余篇，SCI他引10000余次，单篇最高他引930次，H因子60，获发明专利授权20项，编写《能源化学》、《化学电源：原理、技术与应用》等，为新能源电池的研制与应用提供了新思路，推动了新能源与可再生能源发展，获2011年国家自然科学二等奖（第一完成人）。