journal article·2021-06Open access

Simple route to lithium dendrite prevention for long cycle-life lithium metal batteries

Arnab Ghosh, Pavel Cherepanov, Cuong Nguyen, Arpita Ghosh, Ajit Kumar, Aakash Ahuja, Mega Kar, Douglas R. MacFarlane, Sagar Mitra

Abstract

Abstract We report an effective approach to control the growth of Li3N nanosheets on lithium anode. Comprehensive density functional theory (DFT)-based theoretical studies unveil the favorable growth directions of the Li3N nanosheets on Li metal substrate. The homogeneous layer of vertically grown Li3N nanosheets helps lithium-sulfur batteries to achieve exceptional dynamic as well as static stabilities. At high current rate of 2C (1C = 1672 mA h g–1), a lithium-sulfur battery containing the Li3N-passivated Li anode exhibits stable cycling performance over 1000 cycles, with average Coulombic efficiency of ~ 99.6%. A fully charged lithium-sulfur battery exhibits a highly stable open circuit potential (OCP) over 30 days of resting. Current outcomes open up an encouraging route to stabilize the lithium anode interface for the high-energy rechargeable lithium metal batteries.
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Research context

OpenAlex topics: Advanced Battery Materials and Technologies · Advancements in Battery Materials · Advanced Battery Technologies Research

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