5V 스피넬 LiNI0.5Mn1.5O4는 높은 동작 전압(~4.8V)과 에너지 밀도(650Wh·kg-1)로 리튬 이온 배터리(LIB)의 유망한 양극 물질이다. 그러나 고전압에서 활물질과 전해질의 직접적인 접촉으로 표면에서 부반응과 분해가 일어나는 한계를 가지고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 양극 소재 표면에 코팅층을 도입하는 연구들이 보고되어왔다. 하지만 기존의 연구들은 2번의 소성 공정이 필요하거나 양극소재 표면에 어떠한 구동력 없이 코팅층을 도입시켜 균일하지 않고 응집된 코팅층을 형성할 수 있다. 따라서 우리 연구에서는 양이온성 고분자의 정전기적 인력으로 양극소재 표면에 균일한 리튬 함유 물질 코팅층을 도입하는 방법을 제안한다.
양이온성 고분자를 이용하여 Ni0.25Mn0.75(OH)2 전구체 표면에 바나듐 음이온 착물을 흡착하고 이를 LiOH와 함께 단일 소성하여 균일한 Li₃VO₄ 코팅을 갖는 LiNi0.5Mn1.5O4를 합성할 수 있다. 이와 같은 방법으로 형성된 균일한 나노 두께의 Li₃VO₄ 코팅층은 리튬 이온의 이동을 촉진하고 활물질을 전해질 부식으로부터 보호함으로써 고온과 같은 가혹한 작동 조건에서 특히 안정적인 전기화학적 성능을 얻을 수 있다. 전기화학적 테스트에 따르면 Li₃VO₄ 코팅된 LiNi0.5Mn1.5O4는 높은 방전 용량을 나타내며 가혹 조건인 60° C에서 보관 후 사이클링 테스트에서 pristine LiNi0.5Mn1.5O4보다 더 높은 용량 유지를 보여준다. 이는 표면의 코팅층이 보호막으로서 역할을 하며 열적 안정성을 향상하는 것을 보여준다.