关于发布超越传统的电池体系重大研究计划2023年度项目指南的

关于发布2023年超越传统电池系统重大研究计划项目指南的通知

国科金发计〔2023〕23号

国家自然科学基金委员会现发布2023年超越传统电池系统重大研究计划的项目指南。申请人和依托单位应当按照项目指南中提到的要求和注意事项申请。

(资料图片仅供参考)

国家自然科学基金委员会

2023年5月26日　　

2023年超越传统电池系统重大研究计划项目指南

面对“双碳”战略和国家安全的重大需求，针对储能电池和动力电池在能量密度、功率密度、安全性、环境适应性、资源和成本等方面面面临的关键科学问题和技术瓶颈，发展超越传统电池系统和相关理论，为中国下一代电池的创新发展提供科学支持。

一、科学目标

聚焦电池系统的能量和物质可控输送规律，突破传统平板电极界面电荷层理论、“摇椅”嵌入式储能机制、传统电池材料系统和结构，发挥多学科交叉整合研究优势，围绕超长寿命储能电池和超高比能动力电池新系统创新，取得前瞻性基础研究成果，引领全球电池技术变革，支持中国“双碳”战略和能源技术自力更生和自我完善。

二、核心科学问题

本重大研究计划围绕以下三个核心科学问题展开研究：

(一)电子、离子、分子等多种物种在多场耦合下的运输规律。

多子传输和动态反应机制是电池系统中物种的运动规律和运输理论，以及多物理场（电、磁、力、热、光等）耦合。

(二)能量-物质传递与转化规律的跨尺度、多结构。

电池系统中物质和能量运输的多尺度环境演变行为、电化学活性点在多相微环境中的协调机制和结构关系、电池整个生命周期的结构演变规律。

(三)带电界面的相互作用和调节机制。

电极和电解质表面界面在能量高密度存储和高效转换的电池系统中的作用机制，以及电池带电界面调节和性能改进的规律。

三、2023年资助研究方向

(一)培育项目。

围绕上述科学问题，以总体科学目标为牵引，以培育项目的形式资助探索性强、选题新颖、前期研究基础好的应用项目。研究方向如下:

1. 新的电池理论和计算方法。

鉴于传统的双电层理论和空间电荷层理论不能准确描述恒定电极电势、恒定离子强度、不平衡状态、离子极化场、复杂界面双电层等电化学属性，开发了复杂电池系统原位、动态结构和工艺的精确高效计算方法，建立从微观到介观的跨尺度复杂界面理论体系；构建超浓度电解质、高熵电解质、固体电解质、固体电极、气体电极等新型电化学表面动态模型；探索电、磁、力、热、光等物理场耦合下的新型电荷转移机制，研究流体电池的热传递和电化学反应耦合过程，构建数字双胞胎系统和碳足迹模型。

2. 新的电池机制和表征技术。

针对传统电化学储能机制下的电池性能瓶颈，建立突破现有系统性能极限的新电池机制；研究电池传感响应特性，探索人工智能数据处理和信息提取集成方法，分析电化学反应过程和机制。

3. 新的电池材料和创作策略。

针对现有电池材料在储能密度、速度、安全、寿命、成本等方面的不足，突破传统电池材料的性能和资源瓶颈，开发高比能电池新材料、高安全宽温域阻燃液体和固体电解质、安全高效的电极材料和关键辅助材料；建立电池材料基因数据库和材料筛选的高效智能算法，提出基于数据驱动的电池关键材料理性设计的新方法。

4. 新的电池系统和研究范式。

针对现有电池系统在安全性、能量特性、环境适应性等方面的瓶颈，探索安全性好、能量高、环境适应性强的新电池系统，揭示其电化学储能反应机制和能量传输规律；根据上述新系统的特点，提出准确有效地研究大型科学设备、人工智能等先进技术手段和前沿理论方法的新范式。

(二)重点支持项目。

围绕核心科学问题，以总体科学目标为牵引，对于前期研究成果积累良好、对总体目标贡献巨大的申请项目，将以重点支持项目的形式进行资助。研究方向与培育项目相同，研究内容更注重以下三种体系:

1. 基于丰产元素的电化学储能新系统。

针对现有储能电池安全风险高、资源有限等问题，开发新型高安全电活性物质、正负极、电解质等关键材料，阐明电化学反应过程和能量传输过程的基本规律；明确电池故障机制，提出结构控制策略，开发低成本、长寿命、基本安全、宽温域、快速响应的储能电池新系统，实现电池80%深度充放电超万次循环的性能突破，优化模块集成和系统管理，明确应用于大规模性能存储等领域。

2. 新的能量高密度、快速储存的动力电池系统。

针对现有动力电池里程短、充电速度慢等问题，创建高性能固态电解质、新电解质、正负极新材料和电池架构，结合原位表征技术和多尺度理论计算模拟，分析电池中的材料和能量运输规律，阐明材料结构效率，揭示材料、电极、电池、模块等不同尺度的结构演变规律，开发高比能、基本安全、快速充放、宽温域的新型动力电池系统，实现电池能量密度高于700Wh/kg、10C倍充电的性能突破，优化模块集成和系统管理，实现动力电源的应用。

3. 能质高效转化的新体系在极端条件下。

针对超宽温度域、高压、微重力、高湿度、强冲击、高加速度、强辐照等极端环境和机械条件下的能量高效可逆储存需求，探索极端条件下荷载传输动力学和工艺强化规律，创建耐极端条件下的电池材料体系新结构，开发满足极端条件使用要求的长储存、快速激活、高比能电池，实现电池工作温度域。70℃～ 80℃、抗过载能力大于2万克(加速度)或储存寿命大于20年的性能突破，并提出了电池系统集成管理和评价方法。

四、项目选择的基本原则

(一)密切关注核心科学问题，注重需求和应用背景约束，鼓励前沿探索原创性、基础性和交叉性。

(二)优先资助研究项目，能够解决超越传统电池系统的基础科学问题，具有应用前景。

(三)重点支持项目要有良好的研究基础和前期积累，直接为总体科学目标做出贡献和支持。

五、2023年度资助计划

拟资助培育项目24个，直费资助强度约80万元/个，资助期为3年，培育项目申请中的研究期应填写“2024年1月1日”－2026年12月31日”；拟补贴重点支持6个项目，直接费用补贴强度约300万元/项，补贴期限为4年，2024年1月1日，重点支持项目申请中的研究期限应填写－2027年12月31日”。

六、申请要求及注意事项

(一)申请条件。

本重大研究项目申请人应具备以下条件：

1. 有承担基础研究课题的经验；

2. 具有高级专业技术职务(职称)。

博士后研究人员、正在攻读研究生学位、无工作单位或其所在单位的人员不得作为申请人申请。

(二)限项申请规定。

执行《2023年国家自然科学基金项目指南》和《申请规定》中限项申请规定的相关要求。

(三)申请注意事项。

申请人和依托单位应认真阅读和执行项目指南、《2023年国家自然科学基金项目指南》和《关于2023年国家自然科学基金项目申请和结论的通知》的相关要求。

1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请提交日期为2023年6月28日－2023年7月27日16时。

（1）申请人应根据科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填写说明和大纲，在线填写并提交电子申请和附件材料。

（2）本重大研究计划旨在密切关注核心科学问题，指导和整合多学科相关研究的战略方向，成为项目集群。申请人应根据项目名称、科学目标、研究内容、技术路线及相应的研究资金，根据本重大研究计划中拟解决的核心科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向。

（3）申请中的资助类别选择“重大研究计划”，亚洲描述选择“培育项目”或“关键支持项目”，注释选择“超越传统电池系统”，接受代码选择T01，根据申请的具体研究内容选择不超过5个申请代码。培育项目和关键支持项目的合作研究单位不得超过2个。

（4）申请人应在申请开始时明确说明申请符合项目指南中的资助研究方向，并为解决重大研究计划的核心科学问题和实现重大研究计划的科学目标做出贡献。

申请人承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目的，应当在申请文本的“研究基础和工作条件”部分讨论申请项目与其他相关项目的区别和联系。

2. 依托单位应当按照要求完成依托单位的承诺、组织申请和审查申请材料。2023年7月27日16时前，电子申请及附件材料通过信息系统逐项确认提交，单位项目申请清单于7月28日16时在线提交。

3. 其他注意事项。

（1）为实现重大研究计划的总体科学目标和多学科整合，获得资助的项目负责人应承诺遵守相关数据和数据管理和共享的规定，并在项目实施过程中注意与重大研究计划其他项目的相互支持。

（2）为加强项目的学术交流，促进项目组的形成和多学科的交叉整合，本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会议，并不时组织相关领域的学术研讨会。资助项目负责人有义务参与指导专家组和管理工作组组织的上述学术交流活动。

(四)咨询方式。

交叉科学部交叉科学

联系电话：010-62328382