　　(一)培育项目。

　　围绕上述科学问题，以总体科学目标为牵引，对于探索性强、选题新颖、前期研究基础较好的申请项目，将以培育项目的方式予以资助，研究方向如下：

　　1.电池新概念及新结构。

　　针对现有电池体系在安全、寿命、续航能力、充电时间、环境适应性等方面的瓶颈问题，从电极设计、电芯构筑、模组集成、电池组管理等方面提出新概念和新结构。鼓励申请人提出超越传统电池体系的原创性电池概念、新的能量储存与转换的物理化学机制，提出与当前电池体系有本质区别的结构体系与发展路径，发掘能量转换、物质输运、稳定性、安全性之间的关联规律与变化趋势，阐明电池新结构的能质传递与转化调控规律。

　　2.电池新理论及人工智能方法。

　　针对传统双电层理论和空间电荷层理论无法精准描述恒定电极电势、恒定离子强度、非平衡态、离子极化场、复杂界面双电层等电化学属性的问题，发展针对复杂电池体系原位、动态结构和过程的精确、高效计算新方法和计算工作流，提出新理论;发展基于第一性原理的多物理场电化学双电层仿真方法，建立从微观到介观的跨尺度电化学理论模型;探明多物理场耦合下的电荷转移新机制，研究流体电池热质传递和电化学反应耦合过程，构建电池全生命周期全要素数字孪生系统和碳足迹模型。通过高通量计算以及实验数据，发展针对正负电极、电解质特定性质的机器学习模型，挖掘、设计电池新材料;筛选可精确描述电池特性的描述符体系，利用机器学习模型，精确评估、预测电池全生命周期参数，明晰电池衰减以及失效机制，建立电池安全性预警策略。

　　3.电池新表征方法及机制。

　　针对传统表征技术难以研究真实工况下电池的问题，发展先进的原位、工况表征新方法，揭示真实条件下电化学反应机理，阐明电极材料结构组成、电解液与界面微观结构及动态演变规律;研制基于量子传感的电化学表征分析测量综合系统，探索量子传感捕捉电极材料原位工况条件下的磁性变化规律以及微区压力与温度探测新方法;建立表征数据可靠性的质量管理体系;研究电池传感响应特性，开发电池无损-工况-全范围检测方法;探索超低温、超高温、微重力、强冲击、强辐照等极端条件下电化学反应过程和机制。

　　4.电池新材料及创制策略。

　　针对现有电池材料在能量密度、功率密度以及安全性、寿命、成本等方面的不足，突破传统电池材料性能和资源瓶颈，开发基于丰产元素的高比能电池新材料，基于稀土材料增效的新型电极材料体系，高安全宽温域阻燃液态和固态电解质，安全且高效的电极材料和关键辅材，超轻质、耐高温、抗冲击电池组安全防护材料体系。结合电池材料基因数据库和智能算法，发展自动化制备和实验验证技术，实现电池关键材料及配方的理性设计和自动化实验验证的智能闭环。

　　5.颠覆性电池储能新体系。

　　提出区别于基于传统能质转化机制的电池体系，鼓励创制颠覆性能量储存新体系，发展基于新的能质转化原理与能量赋存形式的储能器件，阐明储能机制与性能特性的关联，验证新型储能电池体系实现路径和可行性，例如极端环境同位素储能电池、量子储能电池、相变储能电池、智慧储能电池等非常规储能体系。

　　(二)重点支持项目。

　　围绕前沿科学问题和产业重大需求，以总体科学目标为牵引，对于前期研究成果积累较好、对总体目标有较大贡献的申请项目，将以重点支持项目的方式予以资助，鼓励与企业联合申报，研究方向如下：

　　1.电池共性科学问题解析与解决对策。

　　针对现有电池体系中长期循环面临的金属负极可逆性差、枝晶生长难控、界面易失效与电池安全风险高、极端环境服役受限等共性基础科学问题，发展人工智能辅助的工况环境全电池高维复杂物理模型和高时空与能量分辨的工况条件原位“透明”探测方法，精细表征电池充放电过程金属负极微观形核跨尺度生长机制，基于多物理场与多参数耦合作用机制实现精确计算，构建兼容高性能与高安全性超越传统电池体系，创制高可逆性与枝晶抑制新型金属负极材料体系;发展先进的表征新方法，揭示固体电解质界相(Solid Electrolyte Interphase, SEI)膜的形成机制和离子输运机理，建立描述SEI膜多维度、多尺度物化性质的定量参数，阐明电极结构、电解液、工况条件等因素对SEI膜形成、离子输运机理和物化性质的影响规律;建立可靠的SEI膜力、电、化学等方面性质的数据库，通过机器学习等方法解析其对电池性能的影响，提出新型电池结构-性能-寿命系统性优化的颠覆性策略，解决现有电池体系中金属负极性能劣化、界面失效和安全风险等瓶颈挑战。

　　2.电池系统工况表征新技术。

　　针对电池体系动态、工况下关键信息采集和分析的瓶颈，特别是难以研究真实工况下电池的问题，发展先进的原位、工况表征新方法，阐明电极材料结构组成、电解液(或固态电解质)与界面微观结构及动态演变规律;依托大型科学仪器装置和其他先进表征技术，以揭示电极结构和电极-电解液表界面关键动态变化过程中的新原理、新机制为导向，构建基于光谱、质谱、能谱、色谱等多谱学方法联用的原位/工况表征系统，实现共点(面)、同时刻原位表征电极结构和电极-电解液表界面的关键动态变化过程;开发微弱电化学信号的测试和抽取方法，实现其与电池微观结构与过程的精准对应;发展覆盖电池全生命周期的多维度工况表征技术，高时间-空间-能量分辨、多维度、可视化解析电池反应过程的新原理、新机制，建立针对电池体系关键动态过程的多模态全局表征新范式。

　　3.高比能长寿命高安全的固态电池。

　　针对现有固态电池体系载流子输运速率慢、电极-电解质固/固界面阻抗大、体积变化严重等问题，提出颠覆性的新型固态电池关键材料解决方案，构建有序通道实现高效载流子输运，通过开发新型固态电池关键材料与原位电化学表征技术，多尺度解析固态电池表界面结构演化规律，揭示热-电-力-化学耦合下的电池性能衰退与热失效机制，构建大尺寸固态电池的多物理场耦合模型，发展高比能、高安全、无外压、长寿命的固态电池新体系，实现电池能量密度高于600Wh/kg和循环寿命大于1500周的性能突破，提供固态电池失效预警与防护的理论依据，安全性达到国家标准。

　　4.极端条件下能质高效长时转化的电池新体系。

　　针对超宽温域、高压力、微重力、高湿度、强冲击、高加速度、强辐照等极端环境与力学条件下的能量可逆存储和高效转化需求，特别是全电飞行器瞬时加速和传感器稳定持续供电的需求，研究极端条件下电池性能退化现象与材料失效机制，开发满足极端条件使用要求的长贮存、快激活、高过载、宽温域电池;探明飞行器动力电源在高能量密度及大倍率等苛刻条件下荷质传输动力学规律，匹配高空飞行多维度传感与信号传输系统，并推动其在全电飞行器电源中的应用;发展兼具高能量转化效率和高辐射抗性的放射性能量转换材料可控合成方法，厘清材料结构、化学组分、放射源掺杂方式等对辐射能量转化作用规律，发展长效辐光伏核电池器件制备和封装技术，并推动其在传感器供电上的应用验证。

　　5.电池关键材料数据库和智能设计平台。

　　面向电池体系的多尺度演化与复杂耦合行为，结合产业需求，融合自动化高通量实验、人工智能加速从头算方法、大数据与人工智能技术，构建关键材料数据库，发展跨尺度系统模拟与性能快速优化迭代方法。针对寿命与安全性预测的关键挑战，基于短时间、少循环数据开发智能预判工具，突破当前依赖长时间充放电循环与传统安全测试的局限。通过机器学习与数据挖掘，揭示结构-性能-寿命-安全的内在关联，为电池体系的智能设计、稳定性评估与安全管理提供支撑。

　　(三)集成项目。

　　围绕重大前沿科学问题和产业急迫需求，以总体科学目标为牵引，对于前期研究成果积累丰富、对总体目标有重大贡献、具有重大应用价值的申请项目，将以集成项目的方式予以资助，需与头部企业联合申报，提倡申请人采用多学科交叉的研究手段，注重与化学科学、工程材料科学、数理科学、信息科学等领域的合作。研究方向如下：

　　1.超高比能高安全宽温域的动力电池新体系。

　　针对现有动力电池续航里程短和工作温域窄等问题，创制兼容性好和离子电导率高的新型功能电解液或固态电解质、比能高和稳定性好的正负极新材料和电池新架构;结合原位表征技术和多尺度理论计算模拟，解析电池中不同温度下物质与能量输运规律，阐明材料构效关系，揭示材料、电极、电池、模组等不同尺度下结构演变规律，发展高比能、本质安全、宽温域的动力电池新体系，实现电池能量密度高于700Wh/kg、循环寿命大于200周和工作温域−50°C至+60°C的性能突破，优化模组集成与系统管理，推动其在动力电源中的应用。

2025年度超越传统的电池体系重大研究计划