Solid-state electrolytes are considered as a prospective candidate for realizing high-energy-density batteries based on the fact that the solid electrolytes are able to lower densities of cells and stabilize cells under high thermal conditions. However, numerous hurdles exist to applying solid-state electrolytes to practical batteries. Among the hurdles, the dendritic growth of lithium in solid-state electrolytes is fatal. To control the hurdle, various strategies have been reported, however, using 3 dimensional (3D) structures as a lithium host is considered a suitable strategy. In this study, it is revealed that the migration flux is able to be distorted by the ionic flux induced by the pressure gradient. Furthermore, the distorted current induces safe deposition of lithium by guiding lithium deposition toward the empty space of the 3D current collector. Therefore, it is suggested that the possibility of current distortion in solid-state electrolytes using a 3D current collector is a strategy that stably induces lithium deposition by bypassing morphological instability of lithium deposition.
고체전해질은 낮은 밀도의 셀 생산 가능성과 높은 열 안정성으로 인하여 고에너지밀도를 가지는 배터리를 실현시킬 수 있을 것으로 전망되고 있다. 그러나 고체전해질을 실제 셀로 구현하기 위해서는 많은 해결해야할 많은 문제점들이 존재한다. 그 중에서 가장 치명적인 것으로 여겨지는 문제는 리튬의 수지상 성장이 고체전해질에서도 일어난다는 것이다. 따라서 이 문제를 해결하기 위하여 많은 전략들이 보고되고 있다. 많은 전략들 중에서도 3차원 구조를 사용하는 것은 리튬의 전착문제를 해결하는데 타당한 전략으로 고려된다. 본 연구에서는 리튬이온의 이동 플럭스가 압력기울기로 유도된 이온플러스로 인해서 왜곡될 수 있다는 점을 확인하고, 왜곡된 전류가 3차원 집전체의 빈공간으로 리튬의 전착을 유도하면서 안정적인 전착을 가능하게 함을 확인하였다. 따라서, 3차원 집전체를 이용한 고체전해질에서의 전류왜곡의 가능성은 리튬전착의 형태학적 불안정성을 우회하여, 리튬전착을 안정적으로 유도하는 전략임을 제시한다.
