针对上世纪七十年代爆发的世界能源危机，南开大学在申泮文(中国科学院院士)等老一辈科学家的带领下，在国内较早开展新能源材料等学科前沿研究。于上世纪八十年代初研制出我国第一支镍氢电池样品，发明了“直接法合成ZSM-5分子筛”。1987年，在张允什教授带领下，首批进入国家863高新技术研究计划并承担高能电池的应用基础研究和产业化开发。1992年，经国家教育部(原国家教委)批准成立我国高校第一个新能源材料化学研究所，1997年成立新催化材料科学研究所，从事能源清洁高效利用及新能源材料化学的基础与应用基础研究。2007年成立能源材料化学天津市重点实验室，对新能源材料、新催化材料、高能化学电源等进行研究开发。
“先进能源材料化学”教育部重点实验室于2009年12月24日经教育部批准立项建设，2010年4月17日通过教育部建设计划论证，设立分子基能源材料、低碳能源催化材料、高效化学电源三个研究方向。2011年12月18日通过教育部验收并正式运行。
实验室依托化学一级学科国家重点学科，拥有理学(化学)和工学(材料科学与工程)一级学科博士学位授予点和博士后科研工作站，以国家和天津市的能源重大需求为牵引，以创造新物质和追求原子经济性的化学科学发展为推动，着重于能源-材料-化学-环境-经济等多学科的交叉重大问题，开展化学和(或)电化学反应获得能量的高效、清洁、低成本与长寿命转化与储存的创新科学研究与开发，为实现能源低碳、能源清洁利用、新能源与储能、高能化学电源、节能减排做贡献。
实验室现有固定人员52人，包含固定研究人员49人、仪器平台管理人员3人。固定研究人员全部具有高级职称(正高职37人、副高职12人)。成员包含中国科学院院士1人、国务院***获得者5人、国家教学名师2人、***5人、教育部新世纪优秀人才8人。
实验室近5年来，积极承担国家、省部级等科研项目130项(经费1亿余元)。经过积累，获国家自然科学二等奖、国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、天津市自然科学一等奖等奖励15项。
