金属-空气电池是极具应用前景的下一代高比能电池体系，其能量密度远高于基于嵌入脱出反应原理的离子电池。虽然金属-空气电池的潜在优势明显，但特有的半开放结构导致其对温度、湿度等外部环境条件比较敏感，故在实际应用中面临许多挑战。张瑜教授和刘大鹏副教授团队针对高比能电池材料展开了大量的研究，并取得了一系列创新性成果：

（1）基于催化剂位点活性与电极导电性的协同调控，提升了锂-空气电池能量密度和循环寿命；

（2）研制了高能量密度的柔性锂-空气电池，提出并实现了锂钠合金-空气电池新概念；

（3）通过外场辅助调控金属-空气电池中间产物的生长，改善材料的催化性能，进而提高金属-空气电池的性能；

（4）提出基于主动学习策略指导的储能材料设计理念，制备具有多组分和多级次结构的高比能金属-空气电池相关材料。

主动学习指导金属-空气电池材料设计优化和调控