3、在全固态电池的应用中，与多晶三元正极材料相比，单晶三元正极材料同样拥有明显的优势。与液态电池中电解液可以进入多晶三元正极材料内部不同，固态电池中电解质只能通过固-固接触与正极材料表面接触，如图 3 所示。

4、多晶三元正极材料二次颗粒内部存在许多晶界，这会导致锂离子在多晶二次颗粒内部传输困难，而单晶三元正极材料内部不存在晶界，因此其在全固态电池中展现出比多晶三元正极材料更高的比容量和锂离子扩散系数。并且随着充放电反应的进行，多晶三元正极材料还会产生明显的晶内裂纹，导致锂离子传输更加困难，因此电池容量衰减明显；而单晶三元正极材料在循环中可以保持晶粒完整，循环性能更加优异。

5、此外在组装全固态电池时，正极材料需要与电解质和导电添加剂一起冷压成复合正极，因此，抗冷压能力也是评价正极材料是否适合应用于全固态电池中的重要指标。如图 3(c)所示，

6、Liu等研究发现，在将三元正极材料冷压成复合正极时，由于冷压压力过大，部分多晶三元正极材料颗粒内部产生微裂纹，这会导致部分锂离子在正极材料内部传输困难，并且随着充放电循环的进行，这种晶内裂纹甚至会导致晶粒破碎，致使充放电循环性能劣化严重。而单晶三元正极材料抗压能力强，在 1 020 MPa 的压力下依然可以保持完整的单晶粒态，并且随着充放电循环的进行，没有阻碍锂离子扩散的新晶界产生，展现出优异的充放电循环性能，因此单晶三元正极材料更适合在全固态电池中应用。

7、最后在实际应用方面，相对于多晶三元正极材料，单晶三元正极材料具有压实密度更高的优势。

1）Li 等将单晶三元正极材料和多晶三元正极材料与活性物质、PVDF 和乙炔黑以相同的质量比例混合涂成电极片，并均在 15 MPa的压力下压片。研究发现，由于单晶三元正极材料颗粒堆叠的更加紧密，其压实密度更高，可达到 3.92 g/cm3，而多晶三元正极材料仅为 3.51 g/cm3。

2）此外，由于单晶三元正极材料的抗压能力更强，因此其适用的压力范围比多晶三元正极材料更广，可实现的压实密度上限更高。其次，在产气量和安全性方面，相对于多晶三元正极材料，单晶三元正极材料的优势更加明显。

3）Li 等研究了以石墨为负极的软包全电池中单晶NCM532 正极材料(SC-532)和 Al2O3包覆的多晶 NCM532正极材料(AC-532)的气体释放量之间的差别，如图4(a~b)所示。将软包电池充电到 

4）.4、4.5 和 4.6 V 并分别保持 100 h，基于 AC-532正极材料组装的软包电池产生大量的气体，而基于SC-532组装的软包电池产生的气体几乎可以忽略不计，稳定性更高。此外，如图 4(c)所示，SC-532 正极材料在所有的电压范围内平均副反应热释放量均低于 AC-532 正极材料，这表明基于 SC-532组装的软包电池热失控的可能性更低，安全性更高。

8、单晶三元正极材料面临的挑战首先，无论是多晶三元正极材料还是单晶三元正极材料，由于 Li+和 Ni2+的离子半径非常接近，均存在锂镍混排的问题。该问题主要是在烧结过程中产生的，其中 Ni2+会进入Li+层，减少参与电化学反应的 Li+数量，导致正极材料比容量下降，而 Li+会进入过渡金属层，由于 Li+半径稍大于过渡金属离子的半径而使得过渡金属层发生膨胀，致使锂离子层间距被压缩从而导致锂离子扩散系数降低。

9、随着充放电循环的进行，锂镍混排问题还会逐渐加剧，最终降低了三元正极材料充放电循环的稳定性。其次单晶三元正极材料内部还存在锂离子扩散动力学障碍问题。

1）Trevisanello等研究了多晶和单晶三元正极材料在充放电循环过程中锂离子扩散系数的变化，发现多晶三元正极材料随着充放电循环出现的晶间裂纹可使电解液渗透进其颗粒内部。虽然这使得副反应更容易发生，但也更有利于锂离子传输，因此可提高多晶三元正极材料表观的锂离子扩散系数。而单晶三元正极材料颗粒在充放电循环中保持良好的完整性，尤其是当单晶粒径较大时，其与电解液接触面积小，表观锂离子扩散系数减小，限制了其电化学性能的发挥。此外，单晶三元正极材料虽然经过充放电循环后可以保持晶粒完整，但是其在较苛刻的工况下，尤其是经过高电压长循环之后，晶粒内部会产生微小的裂纹，影响其电化学性能。

2)Bi等使用单晶 LiNi0.76Mn0.14Co0.1O2正极材料(NMC76)相对锂金属负极组装扣式电池研究了其充放电循环过程中以及循环后晶体结构的变化，发现在循环时单晶晶粒内部层面会沿着(003)晶面发生滑动，在 4.2 V 充电截止电压下该滑动是可逆的，放电电压降低到 2.7 V 时晶粒可以完全恢复到原始状态[图 5(a)]，而当充电截止电压提高到 4.4 V 时，这种层面滑动不完全可逆，在经过多次充放电循环之后这种不可逆的层面滑动就会导致晶间裂纹的产生[图 5(b~c)]。此外相变也是单晶三元正极材料产生晶内裂纹的原因之一。

3)Zhang 等使用同步辐射 X 射线衍射结合 X 射线显微成像技术研究了单晶NCM622 三元正极材料充放电循环前后的价态以及相的变化，发现循环后由于未填充的锂空位的存在，Ni 的化学状态和原子环境都发生了变化，Ni3+和 Ni4+不均匀分布并且共存于单晶颗粒中，如图 5(d)所示。在第 201 次循环后，约 50% 的相组成不能恢复到原始状态，并且在其晶粒内部出现高度不均匀的两相分布，这种两相共存导致不均匀的应力出现，进而致使晶内裂纹产生。