고에너지 밀도를 가지는 리튬이온전지는 리튬금속을 이용하여 설계할 수 있다. 그러나 리튬금속의 상용화를 위해서는 리튬의 수지상 성장과 충·방전시 음극의 부피변화로 발생하는 안정성 문제를 해결해야만 한다. 본 연구에서는, 이러한 문제를 해결하기 위해 새로운 음극 구조의 설계와 이것이 구현될 수 있는 소재 기술을 보고한다. 구체적으로는 집전체의 배후에 구조물을 삽입하여 리튬 전착을 위한 공간을 확보한다. 이렇게 확보된 내부 공간으로 리튬의 전착을 유도함으로써, 리튬의 전착 위치를 물리적으로 제한할 수 있다. 이로부터 수지상 리튬의 무제한 성장을 억제할 수 있다. 이러한 음극 구조는 삽입된 구조물에 의해 공간의 크기가 일정하게 유지되므로, 전지의 충방전 시 전극의 부피를 일정하게 유지하는 효과를 얻는다. 리튬의 전착 위치를 제어하기 위하여 집전체 전면에 소-리튬성의 절연 코팅처리를 하고, 구조체 내부에는 친-리튬성의 표면 처리를 적용함으로써, 리튬의 전면 전착을 방지하고 구조체 내부로 리튬의 전착을 유도한다. 본 연구에서는 이러한 방식으로 구동하는 음극 구조를 제작하고 전지에서의 구동 특성을 분석하였으며, 향후 고용량의 리튬 금속 음극으로 활용할 수 있는 가능성을 검토하였다.