高電圧層状リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物正極材料の界面は不安定であり、電解液の過剰分解、遷移金属の溶出、陽イオンの混排などの問題が存在し、その結果サイクル寿命が著しく制限されている。本研究では、ヒドロキシル基とシアノ基を同時に含むアクリレート系共重合体（PMHC）を設計合成し、正極材料スラリーの製造過程でLiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（NCM622）粒子表面に被覆し、Ritter反応を利用してポリマー被覆層を現場で架橋させることで、被覆層が安定した正極（PMHC@NCM）を形成し、電池の性能を向上させた。密度汎関数理論計算から、シアノ基のNCM622（-1 0 0）結晶面への結合エネルギー（-24.35 eV）はPVDFのフルオロ基（-14.62 eV）よりもはるかに高く、ポリマーの選択的吸着被覆に有利であることが示された。フーリエ変換赤外分光法およびX線光電子分光法（XPS）の研究により、ルイス酸存在下でPMHCポリマーの架橋が起こったことが示され、透過型電子顕微鏡によりNCM622表面の架橋PMHCポリマー被覆が確認された。サイクルボルタンメトリー測定により、被覆層が極化を著しく低減し、Li⁺の見かけの拡散係数を向上させることが証明された。電池試験の結果、被覆は正極材料のサイクル中の構造安定性維持に有効であり、PMHC@NCM正極を用いた電池は0.5 Cで400サイクル後も非常に高い放電容量（146.7 mAh·g^-1）とクーロン効率（99.78%）を維持した。XPS分析は、被覆された架橋ポリマーが正極界面層の形成に関与し、この架橋ポリマー由来の界面層が陽イオン混排、遷移金属の溶出および電解液分解を効果的に抑制することをさらに明らかにした。本研究は、Ritter反応を用いたin situ架橋によるポリマー被覆で高圧正極材料界面を安定化する新たな戦略を示し、高エネルギー密度リチウムイオン電池のサイクル性能の改善と向上に新しい展開を提供する。

正極被覆; in situ架橋; Ritter反応; NCM622; リチウムイオン電池