在学术领域，张成源聚焦锂离子电池、固态电池及新型储能材料研究，主持国家自然科学基金重点项目3项、省部级科研项目5项，发表SCI论文120余篇，其中在《Nature Energy》《Advanced Materials》等顶级期刊发表论文20余篇，申请国家发明专利40余项，授权28项。他带领团队研发的高容量硅基负极材料、固态电质界面调控技术，推动了动力电池能量密度与安全性的提升，相关成果被纳入行业标准。
社会服务方面，张成源担任中国材料研究学会理事、中国化学与物理电源行业协会专家委员会委员，参与制定《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》等政策文件。他主导的“产学研用”合作项目与多家企业联合建立研发中心，攻关电池回收与再利用技术，累计实现技术转化经济效益超5亿元。此外，他长期致力于科普教育，撰写《新能源材料通俗读本》，开展校园讲座与社区科普活动50余场，受众超万人次。
张成源曾获“国家杰出青年科学基金”“教育部青年科学奖”“山东省有突出贡献的中青年专家”等荣誉称号，2022年入选“全球高被引科学家”榜单。他指导的20余名博士生中，1人获“全国优秀博士学位论文提名”，5人获省部级优秀毕业生称号。