The uncontrolled growth of Li dendrites upon cycling might result in low coulombic efficiency and severe safety hazards. Herein, a lithiophilic binary lithium-aluminum alloy layer, which was generated through an in situ electrochemical process, was utilized to guide the uniform metallic Li nucleation and growth, free from the formation of dendrites. Moreover, the formed LiAl alloy layer can function as a Li reservoir to compensate the irreversible Li loss, enabling long-term stability. The protected Li electrode shows superior cycling over 1700 h in a Li|Li symmetric cell.

The fast-ionic-conducting ceramic electrolyte is promising for next-generation high-energy-density Li-metal batteries, yet its application suffers from the high interfacial resistance and poor interfacial stability. In this study, the compatible solid-state electrolyte was designed by coating Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3 (LATP) with polyacrylonitrile (PAN) and polyethylene oxide (PEO) oppositely to satisfy deliberately the disparate interface demands. Wherein, the upper PAN constructs soft-contact with LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2, and the lower PEO protects LATP from being reduced, guaranteeing high-voltage tolerance and improved stability toward Li-metal anode performed in one ceramic. Moreover, the core function of LATP is amplified to guide homogeneous ions distribution and hence suppresses the formation of a space-charge layer across interfaces, uncovered by the COMSOL Multiphysics concentration field simulation. Thus, such a bifunctional modified ceramic electrolyte integrates the respective superiority to render Li-metal batteries with excellent cycling stability (89% after 120 cycles), high Coulombic efficiency (exceeding 99.5% per cycle), and a dendrite-free Li anode at 60 °C, which represents an overall design of ceramic interface engineering for future practical solid battery systems.

An aqueous rechargeable battery system is assembled by using metallic zinc and Na(0.95)MnO2 as the negative and positive electrodes, respectively. It is cheap and environmentally friendly, and its energy density is 78 Wh kg(-1). Its cycling performance is very good with only 8% capacity loss after 1000 cycles at 4 C between 1 and 2 V.

The rapid capacity decay caused by the poor contact and large polarization at the interface between the cathode and solid electrolytes is still a big challenge to overcome for high-power-density solid batteries. In this study, a superior Li+ conductive transition layer Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3 is introduced to coat LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2, as a model cathode, to mitigate polarization and enhance dynamic characteristics. The critical attribute for such superior dynamics is investigated by the atomic force microscopy with boundary potential analysis, revealing that the formed interfacial transition layer provides a gradual potential slope and sustain-released polarization, and endows the battery with improved cycling stability (90% after 100 cycles) and excellent rate capability (116 mA h g–1 at 2 C) at room temperature, which enlightens the comprehension of interface engineering in the future solid batteries systems.

Abstract Zinc‐ion batteries (ZIBs) have been extensively investigated and discussed as promising energy storage devices in recent years owing to their low cost, high energy density, inherent safety, and low environmental impact. Nevertheless, several challenges remain that need to be prioritized before realizing the widespread application of ZIBs. In particular, the development of zinc anodes has been hindered by many challenges, such as inevitable zinc dendrites, corrosion passivation, and the hydrogen evolution reaction (HER), which have severely limited the practical application of high‐performance ZIBs. This review starts with a systematic discussion of the origins of zinc dendrites, corrosion passivation, and the HER, as well as their effects on battery performance. Subsequently, we discuss solutions to the above problems to protect the zinc anode, including the improvement of zinc anode materials, modification of the anode–electrolyte interface, and optimization of the electrolyte. In particular, this review emphasizes design strategies to protect zinc anodes from an integrated perspective with broad interest rather than a view with limited focus. In the final section, comments and perspectives are provided for the future design of high‐performance zinc anodes. image

A quasi-solid-state sodium-ion capacitor is demonstrated with nanoporous disordered carbon and macroporous graphene as the negative and positive electrodes, respectively, using a sodium-ion-conducting gel polymer electrolyte. It can operate at a cell voltage as high as 4.2 V with an energy density of record high 168 W h kg−1. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

Using deep eutectic solvent (DES) electrolytes is an efficient way to suppress the Zn dendrite growth and the side reactions resulting from the high activity of H2O in aqueous zinc-ion batteries (ZIBs). However, most DESs consist of expensive/explosive zinc salts or flammable/toxic organic ligands, which hinders their practical application in ZIBs. Herein, a low-cost and high-safety hydrated eutectic electrolyte based on ZnCl2, urea, and a small amount of H2O is prepared. Due to the low content of H2O and the strong intermolecular interaction between urea and H2O, the activity of H2O is greatly restricted and therefore H2O-induced side reactions are improved. In addition, X-ray photoelectron spectroscopy spectra and density functional theory calculations reveal that the adsorption of urea molecules on the zinc surface forms an organic protective layer, which can induce the preferential growth of the Zn (0 0 2) plane. As a result, with the optimal electrolyte, the Zn||Zn symmetric cell shows a long cyclic life of 1200 h, and the Zn||Cu half-cell delivers a high average Coulombic efficiency of 99.7 % for 2500 cycles. Meanwhile, the Zn||Bi2Te3 and Zn||polyaniline full cells with DES exhibit improved cycling performances compared to those using traditional ZnSO4 electrolyte. This work offers a new perspective to explore low-cost, non-toxic, and high-security DESs for ZIBs.

Owing to the advantages of low cost, high safety, and a desirable cycling lifetime, vanadium redox flow batteries (VRFBs) have attracted great attention in the large-scale energy storage field. However, graphite felts (GFs), widely used as electrode materials, usually possess an inferior catalytic activity for the redox reaction of vanadium ions, largely limiting the energy efficiency and rate performance of VRFBs. Here, an in situ growth of amorphous MnO2 on graphite felt (AMO@GF) was designed for application in VRFBs via mild and rapid etching engineering (5 min). After the etching process, the graphite felt fibers showed a porous and defective surface, contributing to abundant active sites toward the redox reaction. In addition, formed amorphous MnO2 can also serve as a powerful catalyst to facilitate the redox couples of VO2+/VO2+ based on density functional theoretical (DFT) calculations. As a result, the VRFB using AMO@GF displayed an elevated energy efficiency and superior stability after 2400 cycles at 200 mA cm–2, and the maximum current density can reach 300 mA cm–2. Such a high-efficiency and convenient design strategy for the electrode material will drive the further development and industrial application of VRFBs and other flow battery systems.