实验室紧紧围绕新能源新材料领域的科学发展前沿、国民经济发展中的重大需求和国家重点科研任务，深入开展新型能源材料的合成与制备工艺技术的基础和应用基础研究，取得一系列开创性、独具特色的科研成果，开发出系列具有广泛应用前景的新能源材料和新技术。自2013年3月重点实验室建设获批以来，实验室建设坚持“一二三六”的发展思路，即一个中心：以物理学科发展为中心；两个特色：以量子调控和新能源材料研究为特色；三个交叉：加强与材料学、化学和智能测控的交叉与融合；六个方向：量子信息与量子调控、超导材料与工程、储能材料与工程、新型碳基材料及其应用、高效光电子发光材料、太阳能光伏材料。(1) 量子信息与量子调控。主要开展冷原子物理、量子信息理论及其物理实现、自旋电子学材料与器件、先进功能材料的光电磁和力学等性能的模拟和设计方面研究。主要研究方向和课题选择：①用全量子理论探讨原子—腔光力混合系统中产生动态Casimir效应条件，由动态Casimir效应导致新的量子特性及对原子自发辐射的影响，利用动态Casimir效应实现能量传输与转化；②基于振铃现象的回音壁微腔传感,实验研究掺铒和不掺铒的回音壁微腔振铃现象，实现小尺寸纳米颗粒传感，研究振铃现象及其在纳米颗粒传感中的应用；③通过泛函积分理论和平均场理论研究具有光晶格中自旋轨道耦合的两分量玻色气体的基态相图及相变物理预测新的物相；④研究具有自旋轨道耦合玻色凝聚体对处于其间杂质的影响, 利用线性响应理论计算凝聚体对运动杂质的影响及凝聚体的临界速度；⑤研究自旋轨道耦合和光学谐振腔中超冷玻色原子的超固态，探索连续平移对称性和规范对称性自发破却带来的新物理新现象；⑥研究二维玻色气体在模拟规范场下量子分数霍尔效应，探讨玻色体系量子分数霍尔效应的性质。(2) 超导材料与工程。聚焦实用型Nb3Al和MgB2等超导材料的成相机理、微观结构与性能调控、磁通钉扎机理以及批量制备技术的研究和设备研发，与西部超导材料公司等合作制成一系列不同结构超导线材。主要研究方向和课题选择：①开展面向未来聚变工程堆（CFETR）先进高场导体应用的低温超导线材工程化制备关键技术研究，掌握高性能 Nb3Sn和Nb3Al超导线材批量化制备工艺用于高场 Nb3Sn和 Nb3Al CICC超导导体的研制，获得两种超导材料批量化制备关键工艺技术；②利用同位素示踪法进行材料腐蚀与杂质迁移行为的研究；③针对杂质的沉积过程，开展激光诱导击穿的远程原位应用研究和检测方法学创新，获取与离子束分析系统相验证的原位快速检测技术，发展杂质定量分析的软件系统；④开展实用化多芯高性能122型铁基超导长线带材制备及其电、磁物理特性调控机理研究。(3) 储能材料与工程。以高性能储能电池的关键材料、电池材料理论设计、电极材料中试研究为主要研究方向，主要采用一系列材料合成方法设计、全电池结构工艺优化、电池原位表征技术开发等，提高电池的长期循环寿命和大倍率充放电能力，重点探索基于电子电导与离子电导的储能电池性能增强机理。主要研究方向和课题选择：①用第一性原理计算将材料中钠占位、晶格常数、层间距以及过渡金属价态、半径等进行单一变量研究，量化甄别其中影响有/无序结构的关键因数，实验上实现目标有/无序结构的可控制备，制备性能优良的NaxMO2材料；②对实用化NCM