锂空气二次电池理论上具有很高的能量密度（大于锂离子电池的十倍）。为满足动力电池对锂电池能量密度的需求，该团队利用氮搀杂石墨烯/MoN复合物构筑了新型的空气极材料，该材料具有优异的催化活性，大大减少放电极化，提高能量的利用率（Chem. Com. 2011, DOI:10.1039/C1CC14427H）。同时，利用生物酶和TiN的导电阵列，构筑结构仿生的生物空电池（Biosensors and Bioelectronics 26 (2011) 4088–4094）。
崔光磊团队同时还与德国马普协会固态所、金属所和胶体所的Joachim Maier教授、Antonietti Markus教授等合作，在材料储锂机理上展开深入的基础研究，采用氮化碳模板法设计出一种新型的Ti-V-N/C纳米复合材料，内部构筑多相界面。该种材料表现出很好的界面储锂的性质，在大电流下，该材料也表现出较好的倍率性能（ChemPhysChem 2010, 11, 3219–3223）。