该项目属于新材料领域，无机非金属材料学科。针对高功率新型军事装备为代表的军民高技术新装备急需的兼具高功率与高能量电源需求，重点突破高容量储存与电荷极速脱嵌一体化储能新材料的科学难点，提出协同优化多种互为制约物理量的材料创新设计思想，发展了超越现有材料性能极限的储能新材料多尺度结构调控制备新方法，研制成功新型“双高”储能器件，指标国际领先。一、氮掺杂介孔少层碳的超高比电容设计与制备设计出融合高质子赝电容与高电子迁移率的氮掺杂少层碳新结构；提出了“硅原子固定电化学活性氮”制备新思路，解决了碳材料高导电性和高活性氮共存的科学难题；制备出氮掺杂浓度高达8.5%的高导电介孔少层碳，比电容高达855 F/g，突破了石墨烯理论极限550 F/g；成果发表于《科学》，被称为“一个飞跃”和“突破性发现”。二、缺陷结构氧化物的电荷极速脱嵌设计与制备取得了钛/铌氧化物微观结构调控与性能新突破；巧妙采用“热解还原+元素掺杂”制备出多孔微晶结构的高载流子导电氮掺杂黑色氧化钛，比电容690 F/g，黑钛超电电极专利已获美国欧洲授权，改变其无法用于超电的传统认知；发明原子尺度微溶蚀法制备出孔径＜1nm钛铌氧化物纳孔单晶，独特的储锂倍率高达200C，远优文献报道。三、高导电弹性三维多孔碳的集流体设计与制备设计高导电通道环绕活性基元密堆且满足电荷极速充放的集流新结构；制备出共价键合的类金刚石结构超轻三维石墨烯管，力学和电学性能均高出同类材料1-2个数量级，应用于动力电芯实现国际领先的4分钟充电；被称为“轻如气球强如金属”超级材料、评为“2015年材料界重要发明”和“2015石墨烯行业十大影响力事件”。四、“双高”快响应储能器件的创新设计与制备运用超高比电容极速放电和高导电高力学性能的关键新材料，实现了电容-电池两种优异特性融合的贯穿储能新理念-新材料-器件结构的系列创新；高功率模组已挂网应用，“双高”器件性能取得突破；第三方检测能量密度178 Wh/kg、功率密度85 kW/kg，优于国际水平（法国SAFT的57 Wh/kg、14 kW/kg）。8篇代表论文发表在Science、Adv. Mater.等期刊，篇均影响因子18.353，他引均超百次、总他引1949次、单篇最高814次，ESI高被引论文6篇。被Nature Energy等专文评述5次，获国际储能权威JB Goodenough、P Simon等认可。专利授权52项，含国际、美国、欧洲各1项。项目获国家重点研发计划、XX科技委重点项目、科技部重点领域创新团队等资助，上市公司佛塑集团支付1千万专利许可费购买项目部分成果，投资4千万设立“石墨烯动力电池科学技术创新研究中心”进行战略合作研发并资助上硅所建成“石墨烯动力锂电池中试线，研发出4分钟充满的石墨烯磷酸铁锂电池、5C倍率循环超4000次国际领先。成果还入选2018年度国防XXX大展。