近年來主要從事新型碳材料的合成及應用；鋰離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池、鉀/鈉離子電池、超級電容器等新型儲能器件的研究；全固態電池、結構電池等器件集成與開發；硅碳負極、金屬鋰負極保護、新型固態電解質材料、電化學催化劑材料的制備與應用。目前重點研究方向：固態鋰離子電池、鋰空氣電池。

2000年獲得清華大學機械工程系博士學位；先后在中科院物理所，法國中央理工學院（法國教育部政府獎學金），德國馬克斯-普朗克金屬所（2004年德國洪堡獎學金），美國紐約州倫斯勒理工學院及得克薩斯州萊斯大學擔任研究人員。在碳材料等領域有20多年的研發經歷，在國際高端學術期刊發表了250余篇高水平的學術論文，論文被引用次數大于25000，h因子68。其研發的“最黑材料”被收錄為2008吉尼斯紀錄。在石墨烯研究領域有很大的突破，其研究成果發表在了Nature Materials， Nature Nanotechnolog，Nature Chemistry, Nature Communication，Advanced Materials，Nano Letters等材料研究領域的著名期刊上。目前帶領的科研團隊的研究方向主要在新能源材料制備及應用、下一代儲能新技術開發、碳納米材料在生物和環境等領域的應用等。