리튬이온전지의 장기 안정성은 다기능 및 구조용 에너지 저장 시스템에서의 광범위한 적용을 제한하는 핵심 요인이다. 그러나 기존의 금속 전류 집전체는 특히 구조적 통합이 요구되는 경우, 섬유 기반 재료인 석영 직물(quartz woven fabrics, QWFs)보다 무게가 더 나가고 기계적으로 적응력이 떨어지는 경향이 있다. 주로 실리카로 구성된 석영 직물은 높은 열 안정성, 우수한 기계적 강도, 낮은 단위면적 중량을 제공하므로 다기능 전극 플랫폼 후보로서 매력적이다. 본 연구에서는 화학기상증착(chemical vapor deposition) 방식으로 탄소나노튜브(carbon nanotubes, CNTs)를 QWFs에 직접 성장시켰으며, 촉매로 Ni 나노입자를 사용하고 탄소원으로 C2H4를 사용하였다. 성장 과정은 온도를 2시간 동안 변화시키며 조절하여 균일하고 전기적으로 전도성인 CNT 네트워크를 형성하도록 최적화하였다. 그 결과 CNT 코팅된 QWFs는 전류 집전체와 활성 전극 지지체의 역할을 이중으로 수행하였으며, 0.1 C 속도에서 초기 방전 용량 201.54 mAh g-1을 제공하였다. 전극은 0.5 C 속도에서 50사이클 후 초기 용량의 89.8%를 유지하여, 우수한 출력 특성과 사이클 안정성을 보여주었고 성능은 기존 Al 호일 기반 전극과 거의 동등하였다. 석영 직물은 본질적으로 절연성이지만, CNT 코팅을 통해 통합된 전도성 네트워크가 형성되어, 하중 지지 응용에 요구되는 구조적 건전성을 유지하면서도 효율적인 전하 수송이 가능해졌다. 본 연구는 구조용 리튬이온전지를 위한 새로운 섬유 기반 전극 설계를 제시하며, 첨단 전자기기, 전기자동차 및 항공우주 기술에 적합한 경량의 기계적으로 통합된 에너지 저장 시스템을 향한 유망한 경로를 제공한다.

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