随着新能源汽车和储能市场需求的持续增长，突破锂离子电池能量密度瓶颈已成为产业与学术领域的核心攻关方向。富锂锰基层状氧化物依托阴离子氧氧化还原反应可实现远超传统三元材料的比容量，且锰基体系具备资源储量丰富、成本低廉的显著优势，被视作下一代高能量密度正极材料的核心候选，引发了产业界与学术界的广泛关注。然而，严重的电压滞后现象始终是制约该类材料商业化应用的关键难题：首周循环后工作电压出现显著不可逆衰减，导致电池能量转换效率低于80%，且长期循环中电压持续跌落，严重影响电池的使用寿命与系统管理。长期以来，学界普遍将电压滞后归因于过渡金属迁移引发的Li@Mn6超结构破坏，但部分无明显不可逆阳离子迁移的阴离子氧化还原体系仍存在显著电压滞后，且热驱动电压恢复过程中的精细结构演变机制始终未能得到清晰阐释，现有改性策略难以实现根本性突破。

尽管锂电池硅负极具有极高的理论比容量，但其在锂电池循环过程中产生的剧烈体积变化会严重破坏导电网络与粘结网络，导致结构失稳与电接触失效。因而迫切需要构建兼具力学韧性与形变自适应能力且具备良好电子传导性能的粘结体系。多年来，北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋课题组基于团队自主创建的图论结构化学深耕硅基负极导电粘结剂的开发，2017年报道了一种新型水系导电粘结剂PF-COONa（Nano Energy, 2017, 36, 206-212和ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10(2), 1672-1677）；紧接着开发了通过n型掺杂增强电荷转移能力的共聚物PFPQ-COONa（ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10(33), 27795-27800）；基于粘结剂设计开发了交联型导电粘结剂CCB（Small, 2021, 17(42), 2102256）与仿生导电粘结剂PFPQDA（Small Methods, 2022, 6(5), 2101591）；基于上述研究进展，团队系统建立了粘结剂材料基因的结构基元与其性质之间的相关性，总结了优化策略，提出了高性能导电粘结剂的设计原则（Acc. Chem. Res., 2022, 55(15), 2088-2102）；基于此设计原则，借助硫醇-烯点击反应开发了原位共价交联的弹性电子/锂离子导电粘结剂（Matter, 2025,8, 101952)；利用碳纳米管表面接枝导电聚合物，设计制备了新型复合导电粘结剂PCNT（Energy Storage Materials, 2025, 78, 104255）。

电催化是实现可持续能源转化、减碳减排的关键技术。电催化硝酸盐还原反应（NO₃RR）为污染水体中硝酸盐资源化利用和绿色合成氨提供了重要路径，但其反应过程涉及多步质子–电子转移以及多种短寿命含氮中间体，界面微观机制长期缺乏分子层面的直接证据。特别是关键中间体如何在强负电位界面被稳定、又如何进一步加氢生成氨，是限制NO₃RR催化剂理性设计的核心问题。

胶黏剂是现代制造业的“看不见的骨架”：胶合板、刨花板等人造板工业长期依赖以脲醛/酚醛树脂为代表的石油基甲醛胶黏剂体系。据行业统计口径，全球此类甲醛系胶黏剂年消耗量在亿级吨规模，在生产与使用环节持续释放挥发性有机物（VOCs）与甲醛，带来突出的环境与健康隐患。以大豆蛋白、木质素等可再生资源为来源的生物质胶黏剂被视为重要替代路线，但其产业化长期受限于两大痛点：力学强度/耐水性与绿色可持续性难以兼得——传统“加法”思路（化学改性、外加交联剂、纳米填料等）往往重新引入合成助剂，牺牲了“全生物基、闭环无毒”的可持续初衷。

钴酸锂（LiCoO2，LCO）是目前手机等3C锂电池最主要的正极材料。产业需求在高截止电压下，实现高能量密度锂离子电池的同时能保持循环稳定性，但要实现高电压稳定运行，其界面化学的稳定性是基石。然而，在高压工况下，源自材料表面钴/氧（Co/O）催化位点的有害副反应难以遏制，这会引发碳酸乙烯酯（EC）溶剂的持续氧化分解、六氟磷酸锂（LiPF6）的水解，并最终导致LCO颗粒表面的结构退化。这些连锁反应严重制约了高能量密度钴酸锂电池的实际使用寿命与安全性。

当前，随着电子器件向微结构化、规模化制造发展，尤其在印刷电子领域，高精度、高可靠性的印刷电极已成为决定器件性能与良率的关键因素。在金属导电浆料的性能调控体系中，实现颗粒均匀分散与烧结后可控融合，是制备高保真、低电阻率导电结构的核心条件。但颗粒间相互作用与有机载体的界面、流变行为之间相互影响。为此，载体体系需具备适配的流变性能，以保证印刷过程中的形貌稳定性，在烧结阶段则应促进颗粒渐进式颈缩生长，进而推动晶粒均匀长大。

随着新能源汽车和储能市场需求的持续增长，商业化锂离子电池正极材料（如镍钴锰三元材料和钴酸锂）在过去十年间价格迅速攀升。相比之下，锰元素在自然界中储量丰富、成本低廉，具备显著的资源优势。富锂锰基层状氧化物正极材料中所展现的阴离子氧氧化还原反应，被视为突破锂离子电池能量密度瓶颈的变革性途径之一，因而受到产业界与学术界的广泛关注。然而，传统阴离子氧氧化还原反应在高电压（>4.5 V）条件下容易诱发氧–氧二聚过程，生成过氧/超氧中间物种，导致不可逆的晶格氧逸出。同时，伴随的过渡金属（TM）离子迁移会进一步引起结构的不可逆相变和晶格破坏，最终造成电池容量和电压的快速衰减，严重影响电池的使用寿命与管理。尽管已有多种改性策略被提出，如体相掺杂、表面修饰、调控层间堆垛序列以及构建岩盐无序结构等，这些方法在一定程度上改善了循环稳定性，但仍难以有效抑制循环过程中晶格氧的不可逆损失与结构退化。

钴酸锂（LiCoO2，LCO）是目前广泛应用于手机、笔记本电脑及高速无人机等锂离子电池的主流正极材料。当前该材料发展的关键挑战在于，如何在提升充电截止电压以实现高能量密度的同时，保持其循环稳定性。当充电截止电压提高至4.55 V（vs. Li/Li+）及以上时，剧烈的正极/电解质界面副反应会引发材料表面结构及正极/电解质界面相（CEI）结构退化，导致电极极化加剧、容量快速衰减、循环稳定性下降，并削弱高压相变过程的可逆性，从而缩短电池的循环寿命。因此，在实现高比容量（>220 mAhg-1）的同时，如何保障钴酸锂材料体相与表界面结构稳定性，已成为推动其高压商业化应用的核心难题。

电催化技术是实现可持续能源转化与碳减排的关键路径。当前，工业废水中高浓度硝酸盐污染以及化肥生产过程中的高能耗问题，已成为环境与能源领域面临的双重挑战。电化学硝酸盐还原反应(NO₃RR）能够在常温常压下将硝酸盐转化为高附加值的氨产物，为上述问题提供了具有前景的解决方案。然而，该反应涉及复杂的多电子转移过程，并易受析氢副反应干扰，限制了其实际应用效率。因此，深入揭示界面反应机理对于设计高效NO₃RR催化剂具有重要意义。