納米科技取得的飛快進步以及它對各個領域的影響得到了世界的公認，從而確立了它在21世紀的戰(zhàn)略地位。納米材料和納米結構的研究是納米科技領域起步最早、成果豐富的領域之一，對制造業(yè)、信息技術、能源、環(huán)境、健康醫(yī)療、生物技術和國家安全等領域中納米科技的應用起著舉足輕重的支撐作用。高科技領域對具有優(yōu)異性能的納米材料的物相和形貌的同時控制，以及組裝特殊納米結構等的需求是牽引納米材料向深、新層次發(fā)展的重要動力。數十年來，能夠實現控制性地合成性能優(yōu)異的儲能納米材料及其定向組裝一直是無機化學、納米化學、材料科學、物理化學和能源科學等領域的交叉研究的前沿熱點。無機新型儲能材料納米結構的設計與可控合成已經作為新興納米材料和納米結構學的重要而又嶄新的分支及交叉科學之一，也將成為進一步設計和研發(fā)新型高效鋰離子電池、鎳氫電池、太陽能電池等能源領域的新方向。

　　為了保證納米尺度范圍的儲能性能達到高電容，并且能實現體積更小柔韌性更好的儲能電池制各（包括鋰離子電池和鎳氫電池），其關鍵在于儲能電極材料的選擇和合成，因此設計新的納米組裝儲能材料將是納米儲能器件更高層次的設計研發(fā)要求。儲能材料結構的性質不但與大小和形狀有關，而且與其不同的組裝體系也有關系。納米組裝體系的基本內涵是以納米顆粒、納米線和管為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結構的體系，其中包括納米陣列體系，薄膜鑲嵌體系等等。納米顆粒、絲、管是有序的排列，而且組裝而成的納米結構材料不僅會繼承其結構單元的特性，還可能具有納米結構單元組合產生的耦合效應、協(xié)同效應等，這些特性不僅僅是設計和制造納米器件的基礎，也將是進一步設計和研發(fā)新型儲能納米材料的新方向。目前儲能納米材料組裝結構的探索和研究還處于起步階段，但初步研究已表明納米組裝結構可能具有優(yōu)越的儲能性能，同時實現制備方法簡單且一步實現電極制各。因此，尋求合理的反應路線，對納米儲能材料物相和形貌進行同時控制并進行同步組裝已經引起科學界的廣泛關注。但是，控制性地合成高質量的具有高效儲能特性的納米結構單元的尺寸、單元相互作用以及組裝情況，實現人工對儲能能力大小的調控，使其具備探索新型儲能納米器件的研究基礎，特別是，在納米結構單元的尺寸影響和相互儲能機制及它們與儲能能力大小的關系的認識方面仍然存在許多不足之處。

　　本課題組成功地利用“納米結構建筑學”的理念，圍繞新型儲能電極材料的納米定向組裝、性能探索和可能的應用開展了系統(tǒng)的研究，制備出具有高度穩(wěn)定性和優(yōu)良電化學性能的儲能電極材料；同時從條件溫和和經濟實用的反應路線出發(fā)，實現了對儲能電極材料的納米定向組裝與構建以及新物相儲能電極材料的可控合成。充分研究了各種納米結構組裝儲能設備的充放電性能，揭示儲鋰（或氫）和脫鋰（或氧）的電化學特性，以實現提升鋰離子電池和鎳氧電池的綜合性能體系；從理論和實驗上結合的高度研究了其儲鋰脫鋰或儲氫脫氫機制，做到結構一性能之間的良性互動。