國(guó)科金發(fā)計(jì)〔2023〕23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2023年度項(xiàng)目指南，請(qǐng)申請(qǐng)人及依托單位按項(xiàng)目指南中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)

　　2023年5月26日

　　超越傳統(tǒng)的電池體系重大研究計(jì)劃2023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)問題

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

　　(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、2023年度資助研究方向

　　(一)培育項(xiàng)目。

　　圍繞上述科學(xué)問題，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. 電池新理論及計(jì)算方法。

　　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)和過程的精確、高效計(jì)算新方法，建立從微觀到介觀的跨尺度復(fù)雜界面理論體系;構(gòu)建超濃電解液、高熵電解液、固態(tài)電解質(zhì)與固體電極、氣體電極等新型電化學(xué)表界面動(dòng)態(tài)模型;探明電、磁、力、熱、光等多物理場(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。

　　2. 電池新機(jī)制及表征技術(shù)。

　　針對(duì)傳統(tǒng)電化學(xué)儲(chǔ)能機(jī)制下的電池性能瓶頸，建立突破現(xiàn)有體系性能極限的電池新機(jī)制;針對(duì)傳統(tǒng)分析技術(shù)難以研究電池真實(shí)工況的問題，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;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;探索人工智能數(shù)據(jù)處理和信息提取融合方法，剖析電化學(xué)反應(yīng)過程和機(jī)制。

　　3. 電池新材料及創(chuàng)制策略。

　　針對(duì)現(xiàn)有電池材料在儲(chǔ)能密度、速率以及安全性、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;建立電池材料基因數(shù)據(jù)庫(kù)和材料篩選的高效率智能算法，提出基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的電池關(guān)鍵材料理性設(shè)計(jì)新方法。

　　4. 電池新體系及研究范式。

　　針對(duì)現(xiàn)有電池體系在安全性、能量特性、環(huán)境適應(yīng)性等方面的瓶頸問題，探索安全性好、比能量高和環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的電池新體系，揭示其電化學(xué)儲(chǔ)能反應(yīng)機(jī)理和能質(zhì)傳輸規(guī)律;基于上述新體系的特點(diǎn)，提出融合大科學(xué)裝置、人工智能等先進(jìn)技術(shù)手段和前沿理論方法的精準(zhǔn)、高效研究新范式。

　　(二)重點(diǎn)支持項(xiàng)目。

　　圍繞核心科學(xué)問題，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，研究方向與培育項(xiàng)目相同，研究?jī)?nèi)容更加聚焦于以下三類體系：

　　1. 基于豐產(chǎn)元素的電化學(xué)儲(chǔ)能新體系。

　　針對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)能電池安全風(fēng)險(xiǎn)高、資源受限等問題，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)過程和能質(zhì)傳輸過程基本規(guī)律;通過先進(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)展低成本、長(zhǎng)壽命、本質(zhì)安全、寬溫域、快響應(yīng)的儲(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，明確在規(guī)模性能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

　　2. 能量高密快速儲(chǔ)存的動(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題，創(chuàng)制高性能固態(tài)電解質(zhì)、新型電解液、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，并實(shí)現(xiàn)在動(dòng)力電源中的應(yīng)用。

　　3. 極端條件下能質(zhì)高效轉(zhuǎn)化的新體系。

　　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)條件下的能量高效可逆存儲(chǔ)需求，探明極端條件下荷質(zhì)傳輸動(dòng)力學(xué)與過程強(qiáng)化規(guī)律，創(chuàng)制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?minus;70℃～+80℃、抗過載能力大于20000g(加速度)或貯存壽命大于20年的性能突破，并提出電池系統(tǒng)集成管理和評(píng)測(cè)方法。

　　四、項(xiàng)目遴選的基本原則

　　(一)緊密圍繞核心科學(xué)問題，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、2023年度資助計(jì)劃

　　擬資助培育項(xiàng)目24項(xiàng)，直接費(fèi)用資助強(qiáng)度約為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“2024年1月1日-2026年12月31日”;擬資助重點(diǎn)支持項(xiàng)目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“2024年1月1日-2027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《2023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、《2023年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》和《關(guān)于2023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2023年6月28日-2023年7月27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2023年7月27日16時(shí)前通過信息系統(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7月28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