原为物理所四室的研究组，1979年前从事非线性光学晶体生长研究。从1979年开始研究方向改为快离子导体, 成为物理所的第十五室。主要研究晶态快离子导体如锗酸锌锂和硅钒酸锂。其后改称为固体离子学实验室，并沿用至今。研究内容逐渐扩展，除晶态材料外，还研究非晶态和聚合物，体材料和薄膜材料，氧化物和硫化物。除对氧离子导体有少量研究外，主要对象是锂离子导体和锂离子/电子混合导体。应用目标是锂二次电池、微型电池、固体氧化物燃料电池、传感器和电致变色器件。主持并承担中科院《六五》、《七五》和《八五》重点课题以及主持并承担《七五》国家863高技术储能材料专题(锂二次电池及相关材料，主要研究混合相聚合物电解质和钒氧化物正极材料以及在聚合物锂电池中的应用。
钠离子电池作为锂离子电池的有益补充，不仅资源丰富、价格低廉，而且具有优异的综合性能，是支撑大规模储能领域发展的候选技术之一。近年来，钠离子层状氧化物（NaxTMO2，TM为过渡金属离子）作为一种极具应用前景的正极材料得到了广泛研究。但是与锂离子层状氧化物正极相比，NaO2层中Na+半径较大，Na+-Na+静电斥力较强，NaxTMO2在充放电过程中会发生更多复杂的相变，从而对电化学性能产生不利影响。因此对钠离子电池层状材料的设计制备、组成优化和结构调控提出了更高的要求。
近年来随着电动汽车及电网储能需求的发展，研发具有高能量密度和高安全性的可充放电池已成为新能源领域的前沿热点。可充放电池在工作中最为关键的过程是体系中的离子输运以及与其相关的电荷转移，然而离子迁移现象十分复杂，目前研究人员从运动离子协同效应、晶格空间构型和阴离子电荷等方面对离子输运现象进行了大量研究。
近年来，水系二次电池因为安全、绿色和低成本受到研究人员广泛关注，但受限于水系电解液电化学窗口窄，水系二次电池存在输出电压低，能量密度低，自放电高以及循环寿命差等问题，从而大大限制了其广泛应用。为了实现宽电位水系电解液，超高盐浓度Water-in-salt电解液被提出，通过提高盐浓度实现溶剂-离子相互作用调制降低水的电化学活性和实现SEI离子导体钝化膜，成功将水系电解液电化学窗口拓宽至3V及以上（Science 350，6263，2015，JACS 139，51，2017）。但是与此同时，伴随着电解液盐浓度的不断提升，电解液粘度急速上升，电导率快速下降，固液转化温度趋于室温，导致超高盐浓度WIS电解液动力学性能和低温性能变差、电解液成本升高等一系列问题。因此，如何在宽电位电解液中实现优异的动力学性能和低温性能和低成本，成为了水系电解液和水系二次电池面临的关键技术挑战。
储能技术作为便携式电子设备、电动汽车、轨道交通、空间技术、电网储能等重要领域的关键支撑技术，对推动我国经济和社会发展具有重大意义，开发具有高能量密度的储能器件已是大势所趋。然而，传统锂离子电池由于正负极材料理论容量的限制，其实际能量密度难以突破300 Wh/kg，不能满足用电设备未来面向大容量、长续航、轻便化的升级需求。锂硫电池被认为是高能量密度电池技术中最具潜力的体系之一，其研究和发展一直备受关注。然而，现阶段由于锂硫电池中电解液用量过大（占整个电池质量的50%以上），导致其实际能量密度只能达到400 Wh/kg左右，仅为理论能量密度（2600 Wh/kg）的15%左右（传统锂离子电池已达到其理论值的50%以上），远低于预期（图1）。
高能量密度是储能器件未来的重要发展方向，锂离子电池作为一类性能优异的储能器件在过去的几十年中大放异彩。然而，目前传统锂离子电池正极材料的能量密度已经逼近理论值，如何进一步提升能量密度成为了全世界范围关注的研究热点。
全固态金属锂电池作为下一代高能量密度主流技术方案受到研究人员广泛关注。理论上电池器件的能量密度在材料层面由其理论能量密度决定，但是在电极层面由于需要引入大量非活性成分（电解质，导电添加剂和粘合剂）用于保障电极材料离子和电子输运能力从而使得电极材料层面的能量密度通常小于材料理论能量密度，在全固态电极中二者差距进一步扩大。因此如何在电极层面上充分发挥材料的理论能量密度被视为一个重要的研究方向。
锂/氟化石墨一次电池是目前能量密度最高的一次电池，在电子产品、医疗器械、国防军工等领域具有广泛的应用。锂/氟化石墨一次电池的能量密度与正极氟化石墨材料的氟化程度密切相关，氟化程度越高，电池的能量密度越大。但是，氟化程度的增加会导致氟化石墨正极材料电子导电性能变差。与此同时，电池放电产物氟化锂容易沉积在氟化石墨颗粒端面，阻碍了锂离子进一步向正极材料内部扩散和放电反应的进一步进行。因此，尽管锂/氟化石墨一次电池具有极高的理论质量能量密度，其倍率性能不佳，严重限制了其在高功率器件中的应用。通常研究人员利用导电层包覆、材料纳米化、降低氟化程度等手段对氟化石墨正极材料进行改性，以提升锂/氟化石墨一次电池的功率特性。但是这些对正极材料进行改性的方法不仅较为繁琐，且一定程度上牺牲了电池的能量密度。因此，开发工艺更为简单、不影响能量密度且能够有效提升锂/氟化石墨一次电池功率特性的方法是十分必要的。
目前，基于锂离子插层化学的传统锂离子电池已经无法满足各种新兴领域对锂电池能量密度的需求。因此以高能量密度著称的锂金属电池作为最具潜力的电池体系再次引起了研究人员的广泛关注。在所有锂金属电池中无负极锂金属电池(AF-LMB)可以将全电池能量密度推向极致，超过450 Whkg-1，被视为高能量密度锂金属电池的终极选择。然而，相比含有负极材料的锂电池，无负极锂金属电池失去了负极宿主材料的保护或来自负极侧的锂补偿，在循环过程中任何不可逆的活性锂损失都会直接体现在电池容量的损失上，导致电池较低的容量保持率。因此，如何在保持高能量密度的同时提升循环寿命是目前无负极锂金属电池面临的最大挑战。
人类社会高速发展对能源储能技术不断提出更高要求，锂离子电池作为一类优异的储能器件尽管这些年来取得巨大进步，但是面向未来电动交通工具全面电动化和大规模储能需求仍然面临巨大挑战，其中如何开发高能量密度下一代锂电池成为了目前全世界范围关注的研究热点。
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