随着储能产业对高能量密度电池的迫切需求，使得具有较高的能量密度层状富镍材料（LiNi_xCo_yMnzO₂）正极材料的开发成为了产业界研究的重中之重。然而，目前主要使用正极能量密度很难满足人们对电动汽车续航的要求。因此，进一步提升正极材料中的Ni含量和扩大材料的充放电窗口，这两条策略是进一步激发高镍材料潜力的重要方法。

然而，传统的多晶高镍正极材料在高截止电压下会剧烈结构破坏，造成严重的不可逆容量衰减。此外，在长期循环过程中出现的裂纹和类尖晶石相，也会造成多晶高镍正极的容量和能量密度快速衰减。这些都严重影响了高镍材料的实际应用。

近日，南京大学周豪慎教授与日本产业技术综合研究所(AIST)曹鑫博士，聚焦于单晶形貌的高镍正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂，研究发现了单晶形貌由于较高的机械强度，稳定的结构，以及不存在多余的内部晶界，有望用于解决多晶高镍材料的高压稳定性和循环性能等问题，并详细阐明了单晶高镍正极的高压稳定性的产生原因。

对多晶LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂（PC-NCM811）和单晶LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂（SC-NCM811）的结构演变和电化学性能进行了综合比较，其中单晶表现出比多晶更少的不可逆容量损失和电压下降这是由于在单晶电极内，不利H2→H3的相变可以得到有效抑制，并且几乎没有出现破坏性的H3b相。而相比之下，多晶样品在充放电时显示出严重的不可逆结构破坏和明显的体积变化。这一点通过原为XRD的结果得到了直接的证明。

不止如此，层状/类尖晶石相变只能在 SC-NCM811正极中也得到很好的抑制，从而在长期循环中具有优异的结构稳定性和有限的电压衰减。而凭借稳定的单晶形貌，SC-NCM811在长期循环过程中几乎没有出现裂纹。凭借这些新特性，单晶高镍正极有望成为未来动力电池的首选之一。