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  下一代電池新體系對于推進我國“雙碳”戰略目標如期實現具有重要意義，關鍵電化學能源體系與我國經濟發展和戰略需求密切相關，需要多學科交叉協同攻關，形成從先進電化學能源原理到體系性技術方法的全鏈條原始創新，為我國未來儲能領域提供強有力的理論技術支撐。
 
　　近日，國家自然科學基金委員會現發布超越傳統的電池體系重大研究計劃2025年度項目指南，圍繞“多場耦合下的電子、離子、分子等多物種輸運規律”“跨尺度、多結構的能量-物質傳遞與轉化規律”“帶電界面的相互作用與調控機制”這三個核心科學問題展開研究。
 

 
　　其中，擬資助培育項目約10項，直接費用資助強度約為80萬元/項，資助期限為3年；擬資助重點支持項目約5項，直接費用資助強度約為300萬元/項，資助期限為4年；擬資助集成項目1項，直接費用資助強度約為1500萬元/項，資助期限為4年。
 
　　值得注意的是，培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個，集成項目合作研究單位不得超過4個。集成項目主要參與者必須是項目的實際貢獻者，合計人數不超過9人。
 
　　原文如下：

 
　　超越傳統的電池體系重大研究計劃
 
　　2025年度項目指南

 
　　超越傳統的電池體系重大研究計劃面向“雙碳”戰略和國家安全的重大需求，針對儲能電池與動力電池在能量密度、功率密度、安全性、環境適應性、資源與成本等方面面臨的關鍵科學問題和技術瓶頸，發展超越傳統的電池體系和相關理論，為我國下一代電池創新發展提供科學支撐。
 
　　一、科學目標
 
　　聚焦電池體系的能量與物質可控輸運規律，突破傳統平板電極界面電荷層理論、“搖椅式”嵌脫儲能機制、傳統電池材料體系與架構以及當前研究范式等，發揮多學科交叉融合研究優勢，圍繞超長壽命、高穩定性儲能電池與超高比能動力電池新體系創新，取得前瞻性基礎研究成果，引領全球電池科技變革，支撐我國“雙碳”戰略和能源科技自立自強。
 
　　二、核心科學問題
 
　　本重大研究計劃圍繞以下三個核心科學問題展開研究：
 
　　(一)多場耦合下的電子、離子、分子等多物種輸運規律。
 
　　電池體系中物種的運動規律與輸運理論，多物理場(電、磁、力、熱、光等)耦合的多子傳輸與動態反應機制。
 
　　(二)跨尺度、多結構的能量-物質傳遞與轉化規律。
 
　　電池體系中物質與能量輸運的多尺度環境演變行為，多相微環境中電化學活性位點的協同機制和構效關系，電池全生命周期的結構演變規律。
 
　　(三)帶電界面的相互作用與調控機制。
 
　　能量高密存儲與高效轉化的電池體系中電極與電解質表界面的作用機制，電池帶電界面調控和性能提升規律。
 
　　三、2025年度資助研究方向
 
　　(一)培育項目。
 
　　圍繞上述科學問題，以總體科學目標為牽引，對于探索性強、選題新穎、前期研究基礎較好的申請項目，將以培育項目的方式予以資助，研究方向如下：
 
　　1.電池新概念及新結構。
 
　　針對現有電池體系在安全、壽命、續航能力、充電時間、環境適應性等方面的瓶頸問題，從電極設計、電芯構筑、模組集成、電池組管理等方面提出新概念和新結構。鼓勵申請人提出超越傳統電池體系的原創性電池概念、新的能量儲存與轉換的物理化學機制，提出與當前電池體系有本質區別的結構體系與發展路徑，發掘能量轉換、物質輸運、穩定性、安全性之間的關聯規律與變化趨勢，闡明電池新結構的能質傳遞與轉化調控規律。
 
　　2.電池新理論及人工智能方法。
 
　　針對傳統雙電層理論和空間電荷層理論無法精準描述恒定電極電勢、恒定離子強度、非平衡態、離子極化場、復雜界面雙電層等電化學屬性的問題，發展針對復雜電池體系原位、動態結構和過程的精確、高效計算新方法和計算工作流，提出新理論；發展基于第一性原理的多物理場電化學雙電層仿真方法，建立從微觀到介觀的跨尺度電化學理論模型；探明多物理場耦合下的電荷轉移新機制，研究流體電池熱質傳遞和電化學反應耦合過程，構建電池全生命周期全要素數字孿生系統和碳足跡模型。通過高通量計算以及實驗數據，發展針對正負電極、電解質特定性質的機器學習模型，挖掘、設計電池新材料；篩選可精確描述電池特性的描述符體系，利用機器學習模型，精確評估、預測電池全生命周期參數，明晰電池衰減以及失效機制，建立電池安全性預警策略。
 
　　3.電池新表征方法及機制。
 
　　針對傳統表征技術難以研究真實工況下電池的問題，發展先進的原位、工況表征新方法，揭示真實條件下電化學反應機理，闡明電極材料結構組成、電解液與界面微觀結構及動態演變規律；研制基于量子傳感的電化學表征分析測量綜合系統，探索量子傳感捕捉電極材料原位工況條件下的磁性變化規律以及微區壓力與溫度探測新方法；建立表征數據可靠性的質量管理體系；研究電池傳感響應特性，開發電池無損-工況-全范圍檢測方法；探索超低溫、超高溫、微重力、強沖擊、強輻照等極端條件下電化學反應過程和機制。
 
　　4.電池新材料及創制策略。
 
　　針對現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，突破傳統電池材料性能和資源瓶頸，開發基于豐產元素的高比能電池新材料，基于稀土材料增效的新型電極材料體系，高安全寬溫域阻燃液態和固態電解質，安全且高效的電極材料和關鍵輔材，超輕質、耐高溫、抗沖擊電池組安全防護材料體系。結合電池材料基因數據庫和智能算法，發展自動化制備和實驗驗證技術，實現電池關鍵材料及配方的理性設計和自動化實驗驗證的智能閉環。
 
　　5.顛覆性電池儲能新體系。
 
　　提出區別于基于傳統能質轉化機制的電池體系，鼓勵創制顛覆性能量儲存新體系，發展基于新的能質轉化原理與能量賦存形式的儲能器件，闡明儲能機制與性能特性的關聯，驗證新型儲能電池體系實現路徑和可行性，例如極端環境同位素儲能電池、量子儲能電池、相變儲能電池、智慧儲能電池等非常規儲能體系。
 
　　(二)重點支持項目。
 
　　圍繞前沿科學問題和產業重大需求，以總體科學目標為牽引，對于前期研究成果積累較好、對總體目標有較大貢獻的申請項目，將以重點支持項目的方式予以資助，鼓勵與企業聯合申報，研究方向如下：
 
　　1.電池共性科學問題解析與解決對策。
 
　　針對現有電池體系中長期循環面臨的金屬負極可逆性差、枝晶生長難控、界面易失效與電池安全風險高、極端環境服役受限等共性基礎科學問題，發展人工智能輔助的工況環境全電池高維復雜物理模型和高時空與能量分辨的工況條件原位“透明”探測方法，精細表征電池充放電過程金屬負極微觀形核跨尺度生長機制，基于多物理場與多參數耦合作用機制實現精確計算，構建兼容高性能與高安全性超越傳統電池體系，創制高可逆性與枝晶抑制新型金屬負極材料體系；發展先進的表征新方法，揭示固體電解質界相(Solid Electrolyte Interphase, SEI)膜的形成機制和離子輸運機理，建立描述SEI膜多維度、多尺度物化性質的定量參數，闡明電極結構、電解液、工況條件等因素對SEI膜形成、離子輸運機理和物化性質的影響規律；建立可靠的SEI膜力、電、化學等方面性質的數據庫，通過機器學習等方法解析其對電池性能的影響，提出新型電池結構-性能-壽命系統性優化的顛覆性策略，解決現有電池體系中金屬負極性能劣化、界面失效和安全風險等瓶頸挑戰。
 
　　2.電池系統工況表征新技術。
 
　　針對電池體系動態、工況下關鍵信息采集和分析的瓶頸，特別是難以研究真實工況下電池的問題，發展先進的原位、工況表征新方法，闡明電極材料結構組成、電解液(或固態電解質)與界面微觀結構及動態演變規律；依托大型科學儀器裝置和其他先進表征技術，以揭示電極結構和電極-電解液表界面關鍵動態變化過程中的新原理、新機制為導向，構建基于光譜、質譜、能譜、色譜等多譜學方法聯用的原位/工況表征系統，實現共點(面)、同時刻原位表征電極結構和電極-電解液表界面的關鍵動態變化過程；開發微弱電化學信號的測試和抽取方法，實現其與電池微觀結構與過程的精準對應；發展覆蓋電池全生命周期的多維度工況表征技術，高時間-空間-能量分辨、多維度、可視化解析電池反應過程的新原理、新機制，建立針對電池體系關鍵動態過程的多模態全局表征新范式。
 
　　3.高比能長壽命高安全的固態電池。
 
　　針對現有固態電池體系載流子輸運速率慢、電極-電解質固/固界面阻抗大、體積變化嚴重等問題，提出顛覆性的新型固態電池關鍵材料解決方案，構建有序通道實現高效載流子輸運，通過開發新型固態電池關鍵材料與原位電化學表征技術，多尺度解析固態電池表界面結構演化規律，揭示熱-電-力-化學耦合下的電池性能衰退與熱失效機制，構建大尺寸固態電池的多物理場耦合模型，發展高比能、高安全、無外壓、長壽命的固態電池新體系，實現電池能量密度高于600Wh/kg和循環壽命大于1500周的性能突破，提供固態電池失效預警與防護的理論依據，安全性達到國家標準。
 
　　4.極端條件下能質高效長時轉化的電池新體系。
 
　　針對超寬溫域、高壓力、微重力、高濕度、強沖擊、高加速度、強輻照等極端環境與力學條件下的能量可逆存儲和高效轉化需求，特別是全電飛行器瞬時加速和傳感器穩定持續供電的需求，研究極端條件下電池性能退化現象與材料失效機制，開發滿足極端條件使用要求的長貯存、快激活、高過載、寬溫域電池；探明飛行器動力電源在高能量密度及大倍率等苛刻條件下荷質傳輸動力學規律，匹配高空飛行多維度傳感與信號傳輸系統，并推動其在全電飛行器電源中的應用；發展兼具高能量轉化效率和高輻射抗性的放射性能量轉換材料可控合成方法，厘清材料結構、化學組分、放射源摻雜方式等對輻射能量轉化作用規律，發展長效輻光伏核電池器件制備和封裝技術，并推動其在傳感器供電上的應用驗證。
 
　　5.電池關鍵材料數據庫和智能設計平臺。
 
　　面向電池體系的多尺度演化與復雜耦合行為，結合產業需求，融合自動化高通量實驗、人工智能加速從頭算方法、大數據與人工智能技術，構建關鍵材料數據庫，發展跨尺度系統模擬與性能快速優化迭代方法。針對壽命與安全性預測的關鍵挑戰，基于短時間、少循環數據開發智能預判工具，突破當前依賴長時間充放電循環與傳統安全測試的局限。通過機器學習與數據挖掘，揭示結構-性能-壽命-安全的內在關聯，為電池體系的智能設計、穩定性評估與安全管理提供支撐。
 
　　(三)集成項目。
 
　　圍繞重大前沿科學問題和產業急迫需求，以總體科學目標為牽引，對于前期研究成果積累豐富、對總體目標有重大貢獻、具有重大應用價值的申請項目，將以集成項目的方式予以資助，需與頭部企業聯合申報，提倡申請人采用多學科交叉的研究手段，注重與化學科學、工程材料科學、數理科學、信息科學等領域的合作。研究方向如下：
 
　　1.超高比能高安全寬溫域的動力電池新體系。
 
　　針對現有動力電池續航里程短和工作溫域窄等問題，創制兼容性好和離子電導率高的新型功能電解液或固態電解質、比能高和穩定性好的正負極新材料和電池新架構；結合原位表征技術和多尺度理論計算模擬，解析電池中不同溫度下物質與能量輸運規律，闡明材料構效關系，揭示材料、電極、電池、模組等不同尺度下結構演變規律，發展高比能、本質安全、寬溫域的動力電池新體系，實現電池能量密度高于700Wh/kg、循環壽命大于200周和工作溫域?50°C至+60°C的性能突破，優化模組集成與系統管理，推動其在動力電源中的應用。
 
　　四、項目遴選的基本原則
 
　　(一)緊密圍繞核心科學問題，注重需求及應用背景約束，鼓勵原創性、基礎性和交叉性的前沿探索。
 
　　(二)優先資助能夠解決超越傳統的電池體系中的基礎科學難題并具有應用前景的研究項目。
 
　　(三)重點支持項目和集成項目應具有良好的研究基礎和前期積累，對總體科學目標有直接貢獻與支撐。
 
　　五、2025年度資助計劃
 
　　擬資助培育項目約10項，直接費用資助強度約為80萬元/項，資助期限為3年，培育項目申請書中研究期限應填寫“2026年1月1日-2028年12月31日”；擬資助重點支持項目約5項，直接費用資助強度約為300萬元/項，資助期限為4年，重點支持項目申請書中研究期限應填寫“2026年1月1日-2029年12月31日”；擬資助集成項目1項，直接費用資助強度約為1500萬元/項，資助期限為4年，集成項目申請書中研究期限應填寫“2026年1月1日-2029年12月31日”。
 
　　六、申請要求及注意事項
 
　　(一)申請條件。
 
　　本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：
 
　　1. 具有承擔基礎研究課題的經歷；
 
　　2. 具有高級專業技術職務(職稱)。
 
　　在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學位以及無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人進行申請。
 
　　(二)限項申請規定。
 
　　執行《2025年度國家自然科學基金項目指南》“申請規定”中限項申請規定的相關要求。
 
　　(三)申請注意事項。
 
　　申請人和依托單位應當認真閱讀并執行本項目指南、《2025年度國家自然科學基金項目指南》和《關于2025年度國家自然科學基金項目申請與結題等有關事項的通告》中相關要求。
 
　　1.本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2025年3月1日-2025年3月20日16時。
 
　　(1)申請人應當按照科學基金網絡信息系統中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。
 
　　(2)本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個項目集群。申請人應根據本重大研究計劃擬解決的核心科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。
 
　　(3)申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”或“重點支持項目”，附注說明選擇“超越傳統的電池體系”，受理代碼選擇T01，根據申請的具體研究內容選擇不超過5個申請代碼。
 
　　培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個，集成項目合作研究單位不得超過4個。集成項目主要參與者必須是項目的實際貢獻者，合計人數不超過9人。
 
　　(4)申請人在申請書起始部分應明確說明申請符合本項目指南中的資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現本重大研究計劃科學目標的貢獻。
 
　　如果申請人已經承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區別與聯系。
 
　　2.依托單位應當按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2025年3月20日16時前通過信息系統逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于3月21日16時前在線提交本單位項目申請清單。未按時提交項目清單的申請將不予受理。
 
　　3.其他注意事項。
 
　　(1)為實現重大研究計劃總體科學目標和多學科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定，項目執行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關系。
 
　　(2)為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學術交流會，并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動。
 
　　(四)咨詢方式。
 
　　交叉科學部交叉科學一處
 
　　聯系電話：010-62328382