KR101526800B1

KR101526800B1 - 가요성 이차전지의 집전체용 직물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101526800B1
Application number: KR1020140053588A
Authority: KR
Inventors: 정재석
Original assignee: 한국섬유개발연구원
Priority date: 2014-05-02
Filing date: 2014-05-02
Publication date: 2015-06-05

Abstract

본 발명은 가볍고 유연성이 뛰어난 섬유소재를 기반으로 하는 플렉서블배터리의 집전체에 사용되는 소재로서 굽힘성(Bending performance)이 좋고 전도성물질의 부착력 및 내구성이 우수한 가요성 이차전지의 집전체용 직물에 관한 것이다.

Description

가요성 이차전지의 집전체용 직물 및 그 제조방법{Fabrics For Current Collector Of Flexable Secondary Battery And Process Of Producing Thereof}

에너지저장 및 발전기술은 휴대용 IT기술의 발전과 더불어 지속적인 발전을 해왔으나, 최근 Google Glass같은 안경형 디바이스, iWatch, GALAXY Gear같은 시계형태의 신체부착형 디바이스 등의 등장으로 공간의 활용도와 디자인을 고려한 유비쿼터스(Ubiquitous) 환경에 필요한 웨어러블 에너지저장 장치 및 축전기술이 대두되고 있다. 따라서 웨어러블 디바이스의 원활한 에너지공급을 위해서는 사용자의 자연스런 착용감과 편리성이 확보된 플렉서블 이차전지 기술 확보가 필요한 실정이다.

이러한 플렉서블 이차전지(Flexible battery)의 4대핵심소재인 양ㆍ음극소재, 분리막, 전해액은 기계적인 압력 및 장력을 받는 가운데서 전기화학적으로 안정성있는 반응을 가질 수 있는 요소기술 및 제조기술을 확보가 필요하다.

웨어러블 전지개발을 하기 위해서는 활물질 반응과 전기전도체가 기계적 및 전기화학적으로 안정한 양ㆍ음극재의 개발이 필요한데, 이차전지용 대표적 양극 활물질인 LiCoO₂, LiMn₂O₄, LiNiO₂와 음극 활물질인 Graphite, Carbon 등은 대부분 Powder형태로 존재하기 때문에 전지 사용 중 전지형태의 변형이 이루어지더라도 전지의 산화환원반응에 영향을 주지 않는 양ㆍ음극재 개발이 선행되어야 한다.

이렇듯 변형이 자유로운 이차전지 개발을 위해서는 유연성 집전소재를 이용한 접착력이 우수한 양ㆍ음극 슬러리 시스템, 자유변형이 가능한 양ㆍ음극 극판설계 및 코팅 요소기술, 기계적 변형에 강하고 전해액 흡습성이 우수한 분리막 개발 등의 개발이 필요하다.

이를 수행하기 위하여 이차전지용 집전체로서 섬유소재를 사용하는 것이 가볍고 유연성이 우수한 웨어러블 이차전지개발에 양산성과 경제성이 우수한 것으로 예상되고 있다.

섬유고분자 물질은 전도성 금속물질대비 약 4배 이상의 경량성질을 지니고 있으므로 전도성 물질과 섬유 직조물(Basic Textile)을 복합화하면 가벼우면서도 유연성이 우수한 이차전지 소재 특성을 지닐 수 있다. 또한 이차전지의 유동성 및 외형을 유지하는 영역은 직물 또는 부직포형태의 섬유고분자 물질을 사용하여 적은 공간에 최대의 물리적 특성을 발현하는 혼성 구조 형태를 나타내는 것이 좋다.

이러한 아이디어에서 대한민국등록특허제10-0907486호에서는 음극 집전체 및 이 집전체의 적어도 일면에 압착 형성된 음극 활물질을 포함하여 이루어지며, 상기 음극 활물질은, 2종 이상의 금속염 전구체와 고분자가 혼합된 용액이 방사되어 형성된 금속염 전구체-고분자 복합 섬유의 웹이 열 압착 또는 열 가압된 후 열처리되어 형성된 납작한 벨트 (belt) 형태의 금속산화물 나노섬유의 웹 박층이고, 상기 나노섬유는 3성분계 이상의 금속산화물 나노입자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극을 제공하고 있다. 그러나 상기 선행기술에서는 나노섬유가 3성분계 이상의 금속산화물 나노입자를 포함하여 방사된 것으로서 전도성 물질 부여시 섬유내부에 존재하는 금속산화물로 인해 전도성 물질의 부착량이 작거나 부착되더라도 그 내구성이 떨어지며 전기화학반응에 관여해 많은 문제점을 나타낼 수 있었다.

대한민국등록특허제10-0907486호(2009.07.13.공고)

그러므로 본 발명에서는 기존의 무겁고 변형성이 취약한 금속소재 기반의 전지의 문제점을 극복하고, 선행기술이 가지는 전도성 물질의 부착량의 감소 및 부착 내구성저하의 문제점을 극복하여 가볍고 유연성이 뛰어난 섬유소재를 기반으로 하는 플렉서블배터리(flexible battery)의 집전체에 사용되는 소재를 섬유로 대체함으로써 굽힘성(Bending performance)이 좋고 전도성물질의 부착력 및 내구성이 우수하고 전기화학반응에 관여하지 않아 효율이 우수한 전지소재를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 이산화티탄을 함유하지 않는 폴리에스터 고분자로 방사된 9데니어/6필라~24데니어/24필라의 멀티필라멘트로 제직된 직물밀도 경사 117~120올/인치, 위사 85~118올/인치인 고밀도 평직물로서 직물내 불순물이 0.2~0.5ppm/㎡로 정련된 것을 특징으로 하는 가요성 이차전지의 집전체용 직물이 제공된다.

또한, 본 발명의 가요성 이차전지의 집전체용 직물을 제조하기 위한 바람직한 제조방법으로서 이산화티탄을 함유하지 않는 폴리에스터 고분자로 방사된 원사강도 7.0~9.0 gㆍf, 9데니어/6필라 ~ 24데니어/24필라의 멀티필라멘트로 직물밀도 경사 117~120올/인치, 위사 85~118올/인치의 평직으로 직물을 제직한 후, 직물내 불순물이 0.2~0.5ppm/㎡가 되도록 정련하는 것을 특징으로 하는 제조방법이 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 가요성 이차전지의 집전체용 직물은 이산화티탄을 함유하지 않는 폴리에스터 고분자로 방사된 9데니어/6필라 ~ 24데니어/24필라의 멀티필라멘트로 제직된 직물밀도 경사 117~120올/인치, 위사 85~118올/인치인 고밀도 평직물로서 직물내 불순물이 0.2~0.5ppm/㎡로 정련된 것이다.

이하 본 발명의 가요성 이차전지의 집전체용 직물의 제조방법을 소개하기로 한다.

경량성과 유연성을 갖는 웨어러블(WEARABLE) 이차전지에 사용될 본 발명의 가요성 이차전지의 집전체용 직물을 제공하기 위해서는 활물질의 부착성과 유연성을 확보하는 것이 매우 중요하다.

이차전지의 출력 특성이 우수하기 위해서는 고용량 활물질이 전도경로에서 탈리되지 않고 잘 부착되어 있어야하며, 금속이온이 전해액과 직접 만나지 않게 효과적으로 비활성화 되어야 있어야 하며, 또한, 수명 특성이 좋으려면 양극의 경우 전도 경로가 잘 형성되어 있어야 하며 고용량 활물질이 전도 경로에서 탈리되지 않고 잘 붙어 있어야 하며 금속이온이 전해액과 직접 만나지 않게 효과적으로 비활성화되어 있어야 한다. 즉, 고용량 활물질의 부착성이 우수하여야 하는데, 직물의 구성원사의 선정이 매우 중요하다.

이에 본 발명에서는 본 발명의 직물에 사용되는 원사로는 이산화티탄을 함유하지 않는 폴리에스터 고분자로 방사된 원사강도 7.0~9.0 gㆍf, 9데니어/6필라 ~ 24데니어/24필라의 멀티필라멘트를 사용한다. 상기 멀티필라멘트는 이산화티탄을 함유하지 않는 폴리에스터 고분자로 방사되어 전기 및 화학반응성이 전혀 없는 폴리에스터필라멘트가 사용되는 것이다.

이차전지용 집전체를 이차전지에 활용하기 위해서는 섬유고분자에 전기전도성을 부여해야하는데, 전도성금속인 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등을 무전해 도금(Electroless plating)이나, 스퍼터링(Sputtering) 공법을 사용하여 전기전도성을 부여한다. 이러한 전도성 물질의 부여시 섬유표면이나 내부에 불순물이 존재하게 되면 상기 전도성 물질의 부착량이 적거나, 부착되더라도 그 내구성이 떨어지게 된다.

더욱이 일반적인 의류용 폴리에스터는 방사공정효율이나 섬유의 표면 광택을 조절하기 위하여 산화티타늄(TiO₂)이 1,000~25,000 중량 피피엠(ppm)정도가 포함되어 방사된다. 이차전지의 집전체로 사용될 섬유에 상기 산화티타늄(TiO₂)이 잔존해 있을 경우 전도성 물질의 부착량이 적거나, 부착되더라도 그 내구성이 떨어질 뿐만 아니라 전기화학반응에 관여해 이온화 반응의 방해 및 전지의 셧다운(Shot down) 과 같은 많은 문제점을 발생시킨다.

따라서 본 발명에서는 직물의 원사로 사용될 필라멘트내에 산화티타늄이 포함되어있지 않은 폴리에스터 고분자를 사용한 필라멘트를 사용함으로써 상기 문제의 발생을 방지할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명의 원사필라멘트의 방사에 사용되는 이산화티탄을 함유하지 않는 폴리에스터 고분자는 고상중합에 의해 중합된 것이 바람직한데, 본 발명의 원사필라멘트와 같이 9데니어/6필라 ~ 24데니어/24필라의 세 데니어가 7.0~9.0gㆍf의 강도를 갖추고, TiO₂함량이 전혀 없는 폴리에스터 원사를 방출하기 위해서는 폴리에스터 수지 자체가 초고분자량을 갖추고 있어야한다. 따라서 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성기체를 불어넣어 각각의 펠릿이 기포를 함유할 수 있는 축중합반응을 이용하면서, 결정화 단계에서 팝콘과 같은 펠릿 형태로 된 고상중합 폴리에스터 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 고상중합시 결정화가 일어날 수 있는 80몰%이상, 고유점도는 0.92㎗/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용한다. 본 발명과 같이 섬도가 가는 원사를 이용하여 얇은 평직물을 제직하기 위해서는 고분자의 강도가 원천적으로 높은 것을 사용하는 것이 유리하다.

이러한 고상중합에 의한 고유점도 0.92㎗/g이상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자를 사용하여 극세섬사 제조장치인 용융 방사기로부터 5~20데니어의 극세섬유를 방사하여 필라멘트를 제공한다. 방사기 구성은 통상적인 것과 같이 용융방사기로 이송된 폴리에스테르 수지를 외부로 압출시키도록 복수의 토출 홀이 복수로 구획된 방사구금과, 방사구금으로부터 토출된 필라멘트들을 냉각 고화시키는 냉각기와, 냉각 고화된 필라멘트들을 연신 및 열처리하는 열처리기와, 필라멘트들의 토출 속도를 조절하는 고뎃 로울러와, 고뎃 로울러를 경유한 필라멘트들을 가이드하는 제2고뎃 로울러 및 상기 제2고뎃 로울러를 경유한 필라멘트들을 감는 복수의 권취기로 구성된다. 상기 장치와 고상중합 고분자를 사용하면 상기 산화티타늄이 없는 고강력 세섬도 필라멘트사 제조가 가능하다. 일례로 고유점도가 0.92 수준인 폴리에스테르 수지를 310℃의 용융 방사기에서 2 구획 분할되는 구금을 통하여 필라멘트들을 방사하고, 권취되는 각각의 최종 극세섬사는 6필라멘트의 9데니어로 이루어지며, 권취 속도는 3,500m/min, 열처리기의 온도는 150℃가 된다.

이렇게 이산화티탄을 함유하지 않는 폴리에스터 고분자로 방사된 원사강도 7.0~9.0 gㆍf, 9데니아/9필라~20데니어/24필라의 멀티필라멘트로 직물밀도 경사 117~120올/인치, 위사 85~118올/인치 이상의 평직으로 직물을 제직하게 되는데, 상기와 같은 세섬도 원사를 사용한 얇은 직물의 제직기술은 현재 의류용으로 사용되는 박지(泊地; 얇은 원단)과 다른 별도의 밀도계산식이 필요하다. 본 발명의 가요성 이차전지의 집전체용 직물은 얇은 직물상태를 유지하면서 전해액과 반응할 전극활물질을 부착해야 하므로 전도성향상을 위하여 섬유의 간격이 좁아야하며, 반대로 적당한 공극또한 유지해야 하는 이원적 특성이 유지되어야한다. 따라서 최적화된 원사의 밀도계산이 중요하다.

밀도를 계산하는 방식은 크게 2가지로 구분된다. 첫 번째는 섬유의 물리적 섬도계산에 따른 이론적 계산식으로 아래식과 같으며, 섬유의 물리적 섬도계산에 의한 데니어별 폴리에스터 원사의 직경(굵기)데이터는 표 1과 같다.

구분	제시값		섬유 직경
denier	상수	비중(PET)	㎛
1	11.91	1.38	10.1
5	11.91	1.38	22.7
7	11.91	1.38	26.8
9	11.91	1.38	30.4
10	11.91	1.38	32.1
15	11.91	1.38	39.3
20	11.91	1.38	45.3
30	11.91	1.38	55.5
50	11.91	1.38	71.7
75	11.91	1.38	87.8
100	11.91	1.38	101.4
150	11.91	1.38	124.2
300	11.91	1.38	175.6

(비고 : μ(섬유의 직경)=11.91 x

, d(섬유번수; 데니어)=ρ(specific gravity) x μ²/141.85 )

두 번째는 이론적 최대밀도계산식(Ashenhurst직경수 공식 활용)으로 계산식은 아래와 같으며, 데니어별 원사의 직경(굵기) 및 직경수(밀도)는 표 2와 같다.

구분	직경 (생사,인견등)	직경 (생사,인견등)	직경수(생사, 인견 등)
denier	inch	㎛	thread/inch	thread/cm
1	0.000494	12.6	2,023.0	796.5
5	0.001105	28.1	904.7	356.2
7	0.001308	33.2	764.6	301.0
9	0.001483	37.7	674.3	265.5
10	0.001563	39.7	639.7	251.9
15	0.001914	48.6	522.3	205.6
20	0.002211	56.2	452.4	178.1
30	0.002707	68.8	369.3	145.4
50	0.003495	88.8	286.1	112.6
75	0.004281	108.7	233.6	92.0
100	0.004943	125.6	202.3	79.6
150	0.006054	153.8	165.2	65.0
300	0.008562	217.5	116.8	46.0

(비고 : D(소모사 직경:인치)=1/(20

), n(소모사 직경수: t/inch)=20

,

D(생사, 인견등 직경:인치)=

, n(생사, 인견등 직경수: t/inch)=2,023/

)

도 5의 그래프는 폴리에스터 원사의 데니어별 원사의 직경과 Ashenherst직경수의 관계를 나타내주는 그래프이다. 파란색 데이터는 폴리에스터원사의 데니어를 나타내 주는 그래프이며, 빨간색 데이터는 해당 원사 데니어의 직경(섬도)을 마이크론단위로 보여주고 있다. 녹색 데이터는 해당원사를 가지고 일직선상에서 압력을 가해주지 않은 상태로 나란히 인접시켰을 경우 필요한 밀도(Ashenherst직경수)를 보여주는 그래프이다. 원사의 데니어가 클수록 Ashenherst직경수는 반비례함을 나타내주는 그래프이다.

이렇게 얻은 물리적 섬도계산에 의한 데니어별 폴리에스터 원사의 직경(굵기)데이터와 이론적 최대밀도계산식(Ashenhurst직경수 공식 활용)을 이용하여 본 발명에서는 제직시 직물밀도를 하기 계산식 1에 의해 계산하는 것이 바람직하다.

[계산식 1]

ot= 2116.52 - 56.934 micron-mean + (0.509 micron-mean)²-(0.00138micron-mean)³

(ot : 최적 직경수(경위사 합산 밀도),

micron-mean : 물리적 섬도계산에 의한 직경과 Ashenherst직경의 평균치.)

이렇게 직물밀도를 계산하여 직물밀도 경사 117~120올/인치, 위사 85~118올/인치 평직으로 직물을 제직한 후, 정련공정을 행하여 직물내 불순물이 0.2~0.5ppm/㎡가 되도록 하여 전도성 물질의 부착량을 높이고, 그 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 상기 정련공정은 섬유나, 실, 직물 등에 원래 포함되어있는 천연의 불순물이나 방사, 방적, 제직, 편직공정 등의 공정에서 필요에 의해 가해진 유지류, 호제류 등의 인위적인 불순물을 제거하는 공정이다. 이러한 불순물은 도금(Plating)공정 전에 반드시 제거되어야하며, 이들의 제거가 충분하지 못할 경우 전도성 물질부착에 문제를 일으킬 수가 있다. 전처리는 정련과 호발, 표백 등으로 구분한다. 정련(Scouring)은 불순물을 제거하는 과정이며, 호발(Desizing)은 특별히 제직이나 편직 공정에서 가해진 호제류를 제거하는 공정을 말한다. 특히 폴리에스터 섬유는 고온의 알칼리 용액에서는 손상을 받으므로 3g/ℓ이하의 알칼리 농도에서 열탕처리하면 정련과 호발이 동시에 가능하다. 완전 수세후 건조하고 직물을 롤(Open Roll)상태로 롤링(Rolling) 작업한 후, 도금(Plating) 공정전까지 오염물을 방지하기 위하여 비닐재질로 밀봉 포장한다.

또한, 상기 정련된 직물은 직물두께가 40~50㎛이며, 굽힘강도가 0.012~0.35gㆍ㎠/㎝으로 유연하고, 경량화된 웨어러블이차전지의 집전소재로 사용하는 것이 바람직하다. 전기전도성은 센티미터(cm)당 10지멘스(Seimens)이상인 것이 좋다.

그러므로 본 발명에 의하면 사용 중 굽힘(Bending)이나 신축성(Stretching)이 필수적인 웨어러블(wearable) 이차전지에 사용하여 이차전지의 화학반응에 의한 전하의 이동시 외부의 구조적변화에 의해 방해받지 않고 능동적으로 대처하기 위한 가요성능이 우수한 섬유소재로 사용될 수 있으며, 섬유원사의 모든 표면에 전도성 물질이 견고하게 부착되어 전하의 이동이 원활하게 유지될 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 직물의 원사단면사진이며,
도 2는 본 발명의 실시예 1의 직물의 표면사진이며,
도 3은 본 발명의 실시예 2의 직물의 원사단면사진이며,
도 4는 본 발명의 실시예 2의 직물의 표면사진이며,
도 5는 데니어별 폴리에스터 원사의 직경 및 직경수를 나타낸 그래프이며,
도 6은 실시예 1의 직물을 사용한 웨어러블 이차전지의 LTO-LFP Full cell 충ㆍ방전 그래프이며,
도 7은 실시예 1의 직물을 사용한 웨어러블 이차전지의 전기화학 평가(CV) 그래프(음극전위 영역: 0.01~2.0V)이며,
도 8은 실시예 1의 직물을 사용한 웨어러블 이차전지의 전기화학 평가(CV) 그래프(양극전위 영역: 3.0~4.3V)이며,
도 9는 실시예 1의 직물을 사용한 웨어러블 이차전지의 음극의 Half cell Test(Beaker type cell) 그래프이며,
도 10은 실시예 1의 직물을 사용한 웨어러블 이차전지의 양극의 Half cell Test(Beaker type cell) 그래프이며,
도 11은 실시예 1의 직물을 사용한 웨어러블 이차전지의의 LTO-LFP Full cell 특성 그래프이다.

다음의 실시예에서는 본 발명의 가요성 이차전지의 집전체용 직물을 제조하는 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1~2]

고상중합에 의해 중합된 이산화티탄을 함유하지 않는 폴리에스터 고분자(고유점도는 0.92㎗/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))로 방사된 원사강도 7.0 gㆍf의 하기 표 3의 멀티필라멘트로 하기 계산식 1에 의해 계산되는 직물밀도 경사 117올/인치, 위사 85올/인치로 래피어직기를 사용하여 평직으로 제직하되, 제직폭은 46"(116.8cm)로 정련 완료폭을 44"(112cm)직기폭은 기준으로 설계하고, 직기는 전자식송출 및 권취 장치가 있는 Dobby type으로 선정하고, 제직속도는 200~400rpm으로 유지하여 제직하고, 직물내 불순물이 0.2~0.5ppm/㎡가 되도록 표 4에 의한 조건으로 정련하여 직물두께가 50㎛이며, 굽힘강도가 0.35gㆍ㎠/㎝인 가요성 이차전지의 집전체용 직물을 제조하였다.

[계산식 1]

ot= 2116.52 - 56.934 micron-mean + (0.509 micron-mean)²- (0.00138micron-mean)³

(ot : 최적 직경수(경위사 합산 밀도),

구분		물리적 섬도계산에 의한 직경(㎛)	Ashenhurst직경 (㎛)	평균직경 (㎛)	겉보기 데니어	최적직경수 (thread/inch)	밀도비율(%)	집전소재용 최적 밀도비율
약어 및 최적 밀도예측식		a	b	c=(a+b)/2	d=ρ x c2/141.85	ot=n(생사,인견등직경수)=2,023/√d	d%={wd/(d/2)}*100	품질규격(%)
실시예 1	9데니어	30.4	37.7	30.0	11.3	602.5	78.0 (=235/301.3)*100	>95
실시예 2	20데니어	45.3	56.2	50.7	25.1	404.2	100.0 (=202/202.1)*100	>95

주) ot : 최적 직경수(경위사 합산 밀도)

주) wd : 설계 밀도(제직설계서에 명기된 경사-직상밀도, 위사-직하밀도)

구분	처리량	관련 설비
음이온 계면활성제	0.4g/ℓ	정련기(Souring machine)
비이온 계면활성제	4g/ℓ
소다회(Na₂CO₃)	1.0g/ℓ
욕비(Liquor ratio)	1:30
정련조건1	80℃에서 30분간처리
온수수세2	40℃에서 40분
냉수수세3	25℃에서 40분
건조	140℃, 20m/min	Tenter

상기 제조된 직물을 집전소재용으로 사용하기 위해 전처리한 후 전도성이 우수한 니켈(Ni)물질을 무전해도금하는데, 도금액중의 차아인산나트륨(Sodium Hypophosphite, NaH^(2)PO(2)ㆍH(2)O) 음이온이 금속의 특정 조건상에 접촉함으로서 금속이 촉매가 되고 H₂O는 탈수소 분해를 일으키게 되며 탈수소 원자는 촉매 금속표면에 흡착되어 표면의 활성화를 이룩하게 된다. 도금액중의 니켈 양이온이 접촉하여 니켈이 금속으로 환원하여 표면에 석출케 된다. 또한 촉매 금속표면의 활성화한 수소원자는 액중의 차아인산 음이온과 반응하여 인(P)으로 환원된다. 이러한 방식으로 금속 니켈과 인이 합금이 되어 전도성 특성을 지닌 박막 피막을 형성한다. 이후 이차전지 활물질인 LTO(티탄산리튬, LI₄Ti₅O₁₂)과 LFP(Lithium Iron Phosphate, LiFePO₄)를 롤투롤(Roll to Roll) 코팅(Coating)한 후 프레싱한 후 절단하여 건조시킨후 일반적인 이차전지공정과 동일하게 조립공정 및 화성공정을 진행하여 웨어러블 이차전지를 만들었다.

도 6의 그래프는 실시예 1의 직물로 상기와 같이 웨어러블 이차전지를 완성한 후 전지성능의 충전 및 방전을 1회, 10회, 20회를 반복 시험한 결과를 그래프로 표현한 것이다. 다소 적은 변화의 이차전지 충방전 성능 차이를 보여주고 있지만 이차전지로서의 충분한 성능을 보여주는 그래프이다. 도 7은 실시예 1의 직물로 만든 웨어러블 이차전지의 전기화학 평가(CV) 그래프(음극전위 영역: 0.01~2.0V)이며, 도 8은 전기화학 평가(CV) 그래프(양극전위 영역: 3.0~4.3V)이며, 도 9는 섬유형태의 집전소재의 음극의 Half cell Test(Beaker type cell) 그래프이며, 도 10은 섬유형태의 집전소재의 양극의 Half cell Test(Beaker type cell) 그래프이며, 도 11은 섬유형태의 집전소재를 사용한 웨어러블 이차전지의 LTO-LFP Full cell 특성 그래프이다.(LTO : 티탄산리튬, Li₄Ti₅O₁₂ , LFP : Lithium Iron Phosphate, LiFePO₄)

Claims

이산화티탄을 함유하지 않는 폴리에스터 고분자로 방사된 9데니어/6필라 ~ 24데니어/24필라의 멀티필라멘트로 제직된 직물밀도 경사 117~120올/인치, 위사 85~118올/인치인 고밀도 평직물로서 직물내 불순물이 0.2~0.5ppm/㎡로 정련된 것을 특징으로 하는 가요성 이차전지의 집전체용 직물.
이산화티탄을 함유하지 않는 폴리에스터 고분자로 방사된 원사강도 7.0~9.0 gㆍf, 9데니어/6필라 ~ 24데니어/24필라의 멀티필라멘트로 경사 117~120올/인치, 위사 85~118올/인치의 평직으로 직물을 제직한 후, 직물내 불순물이 0.2~0.5ppm/㎡가 되도록 정련하는 것을 특징으로 하는 가요성 이차전지의 집전체용 직물의 제조방법.
제 2항에 있어서,
상기 정련된 직물은 직물두께가 40~50㎛이며, 굽힘강도가 0.012~0.35gㆍ㎠/㎝인 것을 특징으로 하는 가요성 이차전지의 집전체용 직물의 제조방법.
제 2항에 있어서,
상기 제직시 직물밀도는 하기 계산식 1에 의해 선정되는 것을 특징으로 하는 가요성 이차전지의 집전체용 직물의 제조방법.
[계산식 1]
ot= 2116.52 - 56.934 micron-mean + (0.509 micron-mean)²- (0.00138micron-mean)³
(ot : 최적 직경수(경위사 합산 밀도),
micron-mean : 물리적 섬도계산에 의한 직경과 Ashenherst직경의 평균치.)