高镍三元正极材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂（x≥0.8）有望突破300 Wh/kg的能量密度，从而解决电动汽车续航里程限制问题。提升其工作电压（≥4.5 V）虽能为续航带来更可观的增益，但充放电过程中产生的微裂纹会导致正极结构严重退化，引发严峻的安全风险及循环稳定性快速衰减等问题，成为商业化应用道路上的棘手挑战。通过对高镍三元材料结构的精准调控，使其一次颗粒呈径向有序排布，不仅有利于减少界面应力累积进而抑制微裂纹产生，还可形成锂离子快速传输通道，有利于提高其倍率性能，可从本质上解决高镍正极材料自身固有缺陷及充放电过程中产生的一系列继发劣变。

近日，青岛能源所绿色反应分离与过程强化技术中心研究团队在与材料相适配的共沉淀反应条件基础上，首次利用不同类型搅拌桨调控反应结晶器内的微观混合均匀度，成功制备出一次颗粒径向有序排列的高性能NCM811正极材料，并揭示了搅拌桨所激发流场对径向有序NCM811正极材料高电压电化学性能的影响机制。

研究团队首先对共沉淀反应的关键工艺参数（pH值和氨水浓度）进行了优化。在最佳pH和氨水浓度时，制备的前驱体一次颗粒呈现出自中心向外辐射状的径向排列结构。在此基础上，研究团队进一步探究了不同类型组合桨（螺旋桨PT/斜叶桨PBT、螺旋桨PT/直叶桨FBT、螺旋桨PT/六折叶桨FPT-6）所激发的流场对前驱体径向结构排布的影响（如下图所示）。研究发现，螺旋桨/六折叶桨可形成更均匀的过饱和度分布，有利于在径向上形成细长的一次颗粒，从而使前驱体呈现出明显的径向有序结构。此外，研究团队还探究了搅拌转速对前驱体径向微观结构的影响，结果表明，过度的剪切碰撞会增加二次成核速率，不利于一次颗粒的径向有序排布；而搅拌剪切不足，则易导致一次颗粒随机堆积。只有适当的剪切流场，才有利于前驱体一次颗粒在径向上呈辐射状排布。所制备的径向有序NCM811正极材料在超高电压（4.7 V）下，1 C电流密度的初始放电比容量高达225.3 mAh/g，200次循环后容量保持率为80.0%；5 C电流密度下放电比容量达151.7 mAh/g，可作为一种潜在的快充正极材料，满足高镍正极材料对高安全性、高比容量（高工作电压≥4.5 V）和高循环稳定性的需求。

流场对径向有序NCM811正极材料影响

相关研究成果发表在电化学领域国际期刊Journal of Electroanalytical Chemistry上，王真真助理研究员和黄青山研究员为通讯作者。该工作获得了国家自然科学基金、山东省自然科学基金以及“分析技术开发”计划项目的资助。(文/图 肖航)

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2026.120152

Fangyu Tan, Ru Li, Hang Xiao, Ping Li, Dongbin Qiao, Zhenzhen Wang, Li Zhan, Qingshan Huang. Preparing radially microstructural LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ cathode material by optimizing reactive coprecipitation and impellers. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2026, 1014: 120152.