2月27日，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)印發(fā)《超越傳統(tǒng)的電池體系重大研究計(jì)劃2024年度項(xiàng)目指南》。指南聚焦電池體系的能量與物質(zhì)可控輸運(yùn)規(guī)律，突破傳統(tǒng)平板電極界面電荷層理論、“搖椅式”嵌脫儲(chǔ)能機(jī)制、傳統(tǒng)電池材料體系與架構(gòu)以及當(dāng)前研究范式等，發(fā)揮多學(xué)科交叉融合研究?jī)?yōu)勢(shì)，圍繞超長(zhǎng)壽命、高穩(wěn)定性儲(chǔ)能電池與超高比能動(dòng)力電池新體系創(chuàng)新，取得前瞻性基礎(chǔ)研究成果，引領(lǐng)全球電池科技變革，支撐我國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略和能源科技自立自強(qiáng)。

全文如下：

關(guān)于發(fā)布超越傳統(tǒng)的電池體系重大研究計(jì)劃

2024年度項(xiàng)目指南的通告

國(guó)科金發(fā)計(jì)〔2024〕111號(hào)

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)現(xiàn)發(fā)布超越傳統(tǒng)的電池體系重大研究計(jì)劃2024年度項(xiàng)目指南，請(qǐng)申請(qǐng)人及依托單位按項(xiàng)目指南所述要求和注意事項(xiàng)申請(qǐng)。

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)

2024年2月26日

超越傳統(tǒng)的電池體系重大研究計(jì)劃2024年度項(xiàng)目指南

超越傳統(tǒng)的電池體系重大研究計(jì)劃面向“雙碳”戰(zhàn)略和國(guó)家安全的重大需求，針對(duì)儲(chǔ)能電池與動(dòng)力電池在能量密度、功率密度、安全性、環(huán)境適應(yīng)性、資源與成本等方面面臨的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)瓶頸，發(fā)展超越傳統(tǒng)的電池體系和相關(guān)理論，為我國(guó)下一代電池創(chuàng)新發(fā)展提供科學(xué)支撐。

一、科學(xué)目標(biāo)

聚焦電池體系的能量與物質(zhì)可控輸運(yùn)規(guī)律，突破傳統(tǒng)平板電極界面電荷層理論、“搖椅式”嵌脫儲(chǔ)能機(jī)制、傳統(tǒng)電池材料體系與架構(gòu)以及當(dāng)前研究范式等，發(fā)揮多學(xué)科交叉融合研究?jī)?yōu)勢(shì)，圍繞超長(zhǎng)壽命、高穩(wěn)定性儲(chǔ)能電池與超高比能動(dòng)力電池新體系創(chuàng)新，取得前瞻性基礎(chǔ)研究成果，引領(lǐng)全球電池科技變革，支撐我國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略和能源科技自立自強(qiáng)。

二、核心科學(xué)問(wèn)題

本重大研究計(jì)劃圍繞以下三個(gè)核心科學(xué)問(wèn)題展開研究：

（一）多場(chǎng)耦合下的電子、離子、分子等多物種輸運(yùn)規(guī)律。

電池體系中物種的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與輸運(yùn)理論，多物理場(chǎng)（電、磁、力、熱、光等）耦合的多子傳輸與動(dòng)態(tài)反應(yīng)機(jī)制。

（二）跨尺度、多結(jié)構(gòu)的能量-物質(zhì)傳遞與轉(zhuǎn)化規(guī)律。

電池體系中物質(zhì)與能量輸運(yùn)的多尺度環(huán)境演變行為，多相微環(huán)境中電化學(xué)活性位點(diǎn)的協(xié)同機(jī)制和構(gòu)效關(guān)系，電池全生命周期的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律。

（三）帶電界面的相互作用與調(diào)控機(jī)制。

能量高密存儲(chǔ)與高效轉(zhuǎn)化的電池體系中電極與電解質(zhì)表界面的作用機(jī)制，電池帶電界面調(diào)控和性能提升規(guī)律。

三、2024年度資助研究方向

（一）培育項(xiàng)目。

圍繞上述科學(xué)問(wèn)題，以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引，對(duì)于探索性強(qiáng)、選題新穎、前期研究基礎(chǔ)較好的申請(qǐng)項(xiàng)目，將以培育項(xiàng)目的方式予以資助，研究方向如下：

1.電池新概念及新結(jié)構(gòu)。

針對(duì)現(xiàn)有電池體系在安全、壽命、續(xù)航能力、充電時(shí)間、環(huán)境適應(yīng)性等方面的瓶頸問(wèn)題，從電極設(shè)計(jì)、電芯構(gòu)筑、模組集成、電池組管理等尺度提出新概念和新結(jié)構(gòu)。鼓勵(lì)申請(qǐng)人提出超越傳統(tǒng)電池體系的原創(chuàng)性電池概念、新的能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換的物理化學(xué)機(jī)制，提出與當(dāng)前電池體系有本質(zhì)區(qū)別的結(jié)構(gòu)體系與發(fā)展路徑，發(fā)掘能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)輸運(yùn)、穩(wěn)定性、安全性之間的關(guān)聯(lián)規(guī)律與變化趨勢(shì)，闡明電池新結(jié)構(gòu)的能質(zhì)傳遞與轉(zhuǎn)化調(diào)控規(guī)律。

2.電池新理論及人工智能方法。

針對(duì)傳統(tǒng)雙電層理論和空間電荷層理論無(wú)法精準(zhǔn)描述恒定電極電勢(shì)、恒定離子強(qiáng)度、非平衡態(tài)、離子極化場(chǎng)、復(fù)雜界面雙電層等電化學(xué)屬性的問(wèn)題，發(fā)展針對(duì)復(fù)雜電池體系原位、動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)和過(guò)程的精確、高效計(jì)算新方法和計(jì)算工作流，提出新理論；發(fā)展基于第一性原理的多物理場(chǎng)電化學(xué)雙電層仿真方法，建立從微觀到介觀的跨尺度電化學(xué)理論模型；探明多物理場(chǎng)耦合下的電荷轉(zhuǎn)移新機(jī)制，研究流體電池?zé)豳|(zhì)傳遞和電化學(xué)反應(yīng)耦合過(guò)程，構(gòu)建電池全生命周期全要素?cái)?shù)字孿生系統(tǒng)和碳足跡模型。通過(guò)高通量計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)展針對(duì)正負(fù)電極、電解質(zhì)特定性質(zhì)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，挖掘、設(shè)計(jì)電池新材料；篩選可精確描述電池特性的描述符體系，利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型，精確評(píng)估、預(yù)測(cè)電池全生命周期參數(shù)，明晰電池衰減以及失效機(jī)制，建立電池安全性預(yù)警策略。

3.電池新表征方法及機(jī)制。

針對(duì)傳統(tǒng)表征技術(shù)難以研究真實(shí)工況下電池的問(wèn)題，發(fā)展先進(jìn)的原位、工況表征新方法，揭示真實(shí)條件下電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，闡明電極材料結(jié)構(gòu)組成、電解液與界面微觀結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)演變規(guī)律；建立表征數(shù)據(jù)可靠性的質(zhì)量管理體系；研究電池傳感響應(yīng)特性，開發(fā)電池?zé)o損-工況-全范圍檢測(cè)方法；探索超低溫、超高溫、微重力、強(qiáng)沖擊、強(qiáng)輻照等極端條件下電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和機(jī)制。

4.電池新材料及創(chuàng)制策略。

針對(duì)現(xiàn)有電池材料在能量密度、功率密度以及安全性、壽命、成本等方面的不足，突破傳統(tǒng)電池材料性能和資源瓶頸，開發(fā)基于豐產(chǎn)元素的高比能電池新材料，高安全寬溫域阻燃液態(tài)和固態(tài)電解質(zhì)，安全且高效的電極材料和關(guān)鍵輔材。結(jié)合電池材料基因數(shù)據(jù)庫(kù)和智能算法，發(fā)展自動(dòng)化制備和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電池關(guān)鍵材料及配方的理性設(shè)計(jì)和自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的智能閉環(huán)。

5.顛覆性電池儲(chǔ)能新體系。

提出區(qū)別于基于傳統(tǒng)能質(zhì)轉(zhuǎn)化機(jī)制的電池體系，鼓勵(lì)創(chuàng)制顛覆性能量?jī)?chǔ)存新體系，發(fā)展基于新的能質(zhì)轉(zhuǎn)化原理與能量賦存形式的儲(chǔ)能器件，闡明儲(chǔ)能機(jī)制與性能特性的關(guān)聯(lián)，驗(yàn)證新型儲(chǔ)能電池體系實(shí)現(xiàn)路徑和可行性，例如但不局限于同位素儲(chǔ)能電池、量子儲(chǔ)能電池、相變儲(chǔ)能電池、智慧儲(chǔ)能電池等非常規(guī)儲(chǔ)能體系。

（二）重點(diǎn)支持項(xiàng)目。

圍繞前沿科學(xué)問(wèn)題和產(chǎn)業(yè)重大需求，以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引，對(duì)于前期研究成果積累較好、對(duì)總體目標(biāo)有較大貢獻(xiàn)的申請(qǐng)項(xiàng)目，將以重點(diǎn)支持項(xiàng)目的方式予以資助，鼓勵(lì)與企業(yè)聯(lián)合申報(bào)，研究方向如下：

1.電池系統(tǒng)工況表征新技術(shù)。

針對(duì)電池體系動(dòng)態(tài)、工況下關(guān)鍵信息采集和分析的瓶頸，依托大型科學(xué)儀器裝置和其他先進(jìn)表征技術(shù)，以揭示電極結(jié)構(gòu)和電極-電解液表界面關(guān)鍵動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中的新原理、新機(jī)制為導(dǎo)向，構(gòu)建基于光譜、質(zhì)譜、能譜等多譜學(xué)方法聯(lián)用的原位/工況表征系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)共點(diǎn)（面）、同時(shí)刻原位表征電極結(jié)構(gòu)和電極-電解液表界面的關(guān)鍵動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，發(fā)展能覆蓋電池全生命周期的多維度工況表征技術(shù)，揭示新原理、新機(jī)制，針對(duì)電池體系關(guān)鍵動(dòng)態(tài)過(guò)程的多模態(tài)全局表征建立新范式。

2.基于豐產(chǎn)元素的本質(zhì)安全電化學(xué)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能新體系。

針對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)能電池資源受限、高安全風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題，開發(fā)基于豐產(chǎn)元素的新型高安全電活性物質(zhì)、正負(fù)極、電解質(zhì)等關(guān)鍵材料，闡明電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和能質(zhì)傳輸過(guò)程基本規(guī)律；通過(guò)先進(jìn)表征和模擬方法，厘清電池失效機(jī)制，并提出結(jié)構(gòu)調(diào)控策略，發(fā)展本質(zhì)安全、低成本、長(zhǎng)壽命、寬溫域、快響應(yīng)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能電池新體系，實(shí)現(xiàn)電池80%深度充放電超萬(wàn)次循環(huán)的性能突破，優(yōu)化模組集成和系統(tǒng)管理，探索其在大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)能量存儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.高比能高功率高安全的動(dòng)力電池新體系。

針對(duì)現(xiàn)有動(dòng)力電池續(xù)航里程短和充電速度慢等問(wèn)題，創(chuàng)制兼容性好和離子電導(dǎo)率高的新型功能電解液、比能高和穩(wěn)定性好的正負(fù)極新材料和電池新架構(gòu)；結(jié)合原位表征技術(shù)和多尺度理論計(jì)算模擬，解析電池中物質(zhì)與能量輸運(yùn)規(guī)律，闡明材料構(gòu)效關(guān)系，揭示材料、電極、電池、模組等不同尺度下結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，發(fā)展高比能、本質(zhì)安全、快充放、寬溫域的動(dòng)力電池新體系，實(shí)現(xiàn)電池能量密度高于700Wh/kg和在10C倍率充電的性能突破，優(yōu)化模組集成與系統(tǒng)管理，并推動(dòng)其在動(dòng)力電源中的應(yīng)用。

4.高比能長(zhǎng)壽命高安全的全固態(tài)電池。

針對(duì)現(xiàn)有固態(tài)電池體系載流子輸運(yùn)速率慢、電極-電解質(zhì)固/固界面阻抗大等問(wèn)題，通過(guò)開發(fā)新型固態(tài)電池關(guān)鍵材料與原位電化學(xué)表征技術(shù)，多尺度解析固態(tài)電池表界面結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，揭示熱-電-力-化學(xué)耦合下的電池性能衰退與熱失效機(jī)制，構(gòu)建大尺寸固態(tài)電池的多物理場(chǎng)耦合模型，發(fā)展高比能、高安全、長(zhǎng)壽命的固態(tài)電池新體系，實(shí)現(xiàn)電池能量密度高于600Wh/kg和循環(huán)壽命大于1000周的性能突破，優(yōu)化模組集成與系統(tǒng)管理，提供固態(tài)電池失效預(yù)警與防護(hù)的理論依據(jù)。

5.極端條件下能質(zhì)高效轉(zhuǎn)化的電池新體系。

針對(duì)超寬溫域、高壓力、微重力、高濕度、強(qiáng)沖擊、高加速度、強(qiáng)輻照等極端環(huán)境與力學(xué)條件下的能量可逆存儲(chǔ)需求，探明極端條件下荷質(zhì)傳輸動(dòng)力學(xué)與過(guò)程強(qiáng)化規(guī)律，建立耐受極端條件的電池材料體系新架構(gòu)，開發(fā)滿足極端條件使用要求的長(zhǎng)貯存、快激活、高比能電池，實(shí)現(xiàn)電池工作溫域?qū)捰?70℃～+80℃、抗過(guò)載能力大于20000g（加速度）或貯存壽命大于20年的性能突破，并提出電池模組集成與系統(tǒng)管理方法。

6.電池人工智能大模型與數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。

針對(duì)電池體系在時(shí)空尺度的跨越性、復(fù)雜性以及多物理場(chǎng)、多參數(shù)耦合性，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)電池模型的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算融合數(shù)據(jù)庫(kù)與開放交互共享平臺(tái)，發(fā)展可精細(xì)化描述新電池體系結(jié)構(gòu)與性能的人工智能大模型；通過(guò)多維度關(guān)鍵特征信息抽取和機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練，融合電池領(lǐng)域文獻(xiàn)與現(xiàn)有大語(yǔ)言模型，訓(xùn)練具有百億級(jí)參數(shù)體量的電池體系大語(yǔ)言模型，為電池新結(jié)構(gòu)開發(fā)、新材料體系設(shè)計(jì)，新物理化學(xué)機(jī)制挖掘、全壽命運(yùn)行監(jiān)測(cè)管理等提供智能化數(shù)據(jù)化手段和共享平臺(tái)。

四、項(xiàng)目遴選的基本原則

（一）緊密圍繞核心科學(xué)問(wèn)題，注重需求及應(yīng)用背景約束，鼓勵(lì)原創(chuàng)性、基礎(chǔ)性和交叉性的前沿探索。

（二）優(yōu)先資助能夠解決超越傳統(tǒng)的電池體系中的基礎(chǔ)科學(xué)難題并具有應(yīng)用前景的研究項(xiàng)目。

（三）重點(diǎn)支持項(xiàng)目應(yīng)具有良好的研究基礎(chǔ)和前期積累，對(duì)總體科學(xué)目標(biāo)有直接貢獻(xiàn)與支撐。

五、2024年度資助計(jì)劃

擬資助培育項(xiàng)目約25項(xiàng)，直接費(fèi)用資助強(qiáng)度不超過(guò)80萬(wàn)元/項(xiàng)，資助期限為3年，培育項(xiàng)目申請(qǐng)書中研究期限應(yīng)填寫“2025年1月1日－2027年12月31日”；擬資助重點(diǎn)支持項(xiàng)目約6項(xiàng)，直接費(fèi)用資助強(qiáng)度約為300萬(wàn)元/項(xiàng)，資助期限為4年，重點(diǎn)支持項(xiàng)目申請(qǐng)書中研究期限應(yīng)填寫“2025年1月1日－2028年12月31日”。

六、申請(qǐng)要求及注意事項(xiàng)

（一）申請(qǐng)條件。

本重大研究計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)人應(yīng)當(dāng)具備以下條件：

1. 具有承擔(dān)基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷；

2. 具有高級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）。

在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)位以及無(wú)工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請(qǐng)人進(jìn)行申請(qǐng)。

（二）限項(xiàng)申請(qǐng)規(guī)定。

執(zhí)行《2024年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》“申請(qǐng)規(guī)定”中限項(xiàng)申請(qǐng)規(guī)定的相關(guān)要求。

（三）申請(qǐng)注意事項(xiàng)。

申請(qǐng)人和依托單位應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀并執(zhí)行本項(xiàng)目指南、《2024年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》和《關(guān)于2024年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目申請(qǐng)與結(jié)題等有關(guān)事項(xiàng)的通告》中相關(guān)要求。

1.本重大研究計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)行無(wú)紙化申請(qǐng)。申請(qǐng)書提交日期為2024年4月1日－2024年4月11日16時(shí)。

（1）申請(qǐng)人應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)中重大研究計(jì)劃項(xiàng)目的填報(bào)說(shuō)明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請(qǐng)書及附件材料。

（2）本重大研究計(jì)劃旨在緊密圍繞核心科學(xué)問(wèn)題，對(duì)多學(xué)科相關(guān)研究進(jìn)行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢(shì)整合，成為一個(gè)項(xiàng)目集群。申請(qǐng)人應(yīng)根據(jù)本重大研究計(jì)劃擬解決的核心科學(xué)問(wèn)題和項(xiàng)目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項(xiàng)目名稱、科學(xué)目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費(fèi)等。

（3）申請(qǐng)書中的資助類別選擇“重大研究計(jì)劃”，亞類說(shuō)明選擇“培育項(xiàng)目”或“重點(diǎn)支持項(xiàng)目”，附注說(shuō)明選擇“超越傳統(tǒng)的電池體系”，受理代碼選擇T01，根據(jù)申請(qǐng)的具體研究?jī)?nèi)容選擇不超過(guò)5個(gè)申請(qǐng)代碼。培育項(xiàng)目和重點(diǎn)支持項(xiàng)目的合作研究單位不得超過(guò)2個(gè)。

（4）申請(qǐng)人在申請(qǐng)書起始部分應(yīng)明確說(shuō)明申請(qǐng)符合本項(xiàng)目指南中的資助研究方向，以及對(duì)解決本重大研究計(jì)劃核心科學(xué)問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)本重大研究計(jì)劃科學(xué)目標(biāo)的貢獻(xiàn)。

如果申請(qǐng)人已經(jīng)承擔(dān)與本重大研究計(jì)劃相關(guān)的其他科技計(jì)劃項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)在申請(qǐng)書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請(qǐng)項(xiàng)目與其他相關(guān)項(xiàng)目的區(qū)別與聯(lián)系。

2.依托單位應(yīng)當(dāng)按照要求完成依托單位承諾、組織申請(qǐng)以及審核申請(qǐng)材料等工作。在2024年4月11日16時(shí)前通過(guò)信息系統(tǒng)逐項(xiàng)確認(rèn)提交本單位電子申請(qǐng)書及附件材料，并于4月12日16時(shí)前在線提交本單位項(xiàng)目申請(qǐng)清單。

3.其他注意事項(xiàng)。

（1）為實(shí)現(xiàn)重大研究計(jì)劃總體科學(xué)目標(biāo)和多學(xué)科集成，獲得資助的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)承諾遵守相關(guān)數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計(jì)劃其他項(xiàng)目之間的相互支撐關(guān)系。

（2）為加強(qiáng)項(xiàng)目的學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)項(xiàng)目群的形成和多學(xué)科交叉與集成，本重大研究計(jì)劃將每年舉辦1次資助項(xiàng)目的年度學(xué)術(shù)交流會(huì)，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會(huì)。獲資助項(xiàng)目負(fù)責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計(jì)劃指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。

（四）咨詢方式。

交叉科學(xué)部交叉科學(xué)一處

聯(lián)系電話：010-62328382