Owing to the four features summarized in this review, i.e., low-cost resource, high-power performance, all-climate adaptability and full-batty recyclability, sodium ion batteries show great promise for large-scale energy storage systems used for the application of renewable energy sources and smart grids.

Inactive lithium (more frequently called dead lithium) in the forms of solid–electrolyte interphase and electrically isolated metallic lithium is principally responsible for the performance decay commonly observed in lithium metal batteries. A fundamental solution of recovering dead lithium is urgently needed to stabilize lithium metal batteries. Here we quantify the solid–electrolyte interphase components, and determine their relation with the formation of electrically isolated dead lithium metal. We present a lithium restoration method based on a series of iodine redox reactions mainly involving I3−/I−. Using a biochar capsule host for iodine, we show that the I3−/I− redox takes place spontaneously, effectively rejuvenating dead lithium to compensate the lithium loss. Through this design, a full-cell using a very limited lithium metal anode exhibits an excellent lifespan of 1,000 cycles with a high Coulombic efficiency of 99.9%. We also demonstrate the design with a commercial cathode in pouch cells. Cycling lithium batteries often results in inactive lithium that no longer participates in redox reactions, leading to performance deterioration. Here the authors use an iodic species to react with inactive lithium, bringing it back to life and thus making batteries last longer.

Abstract The application of solid polymer electrolytes (SPEs) is still inherently limited by the unstable lithium (Li)/electrolyte interface, despite the advantages of security, flexibility, and workability of SPEs. Herein, the Li/electrolyte interface is modified by introducing Li 2 S additive to harvest stable all‐solid‐state lithium metal batteries (LMBs). Cryo‐transmission electron microscopy (cryo‐TEM) results demonstrate a mosaic interface between poly(ethylene oxide) (PEO) electrolytes and Li metal anodes, in which abundant crystalline grains of Li, Li 2 O, LiOH, and Li 2 CO 3 are randomly distributed. Besides, cryo‐TEM visualization, combined with molecular dynamics simulations, reveals that the introduction of Li 2 S accelerates the decomposition of N(CF 3 SO 2 ) 2 − and consequently promotes the formation of abundant LiF nanocrystals in the Li/PEO interface. The generated LiF is further verified to inhibit the breakage of CO bonds in the polymer chains and prevents the continuous interface reaction between Li and PEO. Therefore, the all‐solid‐state LMBs with the LiF‐enriched interface exhibit improved cycling capability and stability in a cell configuration with an ultralong lifespan over 1800 h. This work is believed to open up a new avenue for rational design of high‐performance all‐solid‐state LMBs.

Abstract Polymer binders with high ion and electron conductivities are prepared by assembling ionic polymers (polyethylene oxide and polyethylenimine) onto the electrically conducting polymer poly(3,4‐ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate) chains. Crosslinking, chemical reductions, and electrostatics increase the modulus of the binders and maintain the integrity of the anode. The polymer binder shows lithium‐ion diffusivity and electron conductivity that are 14 and 90 times higher than those of the widely used carboxymethyl cellulose (with acetylene black) binder, respectively. The silicon anode with the polymer binder has a high reversible capacity of over 2000 mA h g −1 after 500 cycles at a current density of 1.0 A g −1 and maintains a superior capacity of 1500 mA h g −1 at a high current density of 8.0 A g −1 .

Abstract High‐capacity electrode materials play a vital role for high‐energy‐density lithium‐ion batteries. Silicon (Si) has been regarded as a promising anode material because of its outstanding theoretical capacity, but it suffers from an inherent volume expansion problem. Binders have demonstrated improvements in the electrochemical performance of Si anodes. Achieving ultrahigh‐areal‐capacity Si anodes with rational binder strategies remains a significant challenge. Herein, a binder‐lithiated strategy is proposed for ultrahigh‐areal‐capacity Si anodes. A hard/soft modulated trifunctional network binder (N‐P‐LiPN) is constructed by the partially lithiated hard polyacrylic acid as a framework and partially lithiated soft Nafion as a buffer via the hydrogen binding effect. N‐P‐LiPN has strong adhesion and mechanical properties to accommodate huge volume change of the Si anode. In addition, lithium‐ions are transferred via the lithiated groups of N‐P‐LiPN, which significantly enhances the ionic conductivity of the Si anode. Hence, the Si@N‐P‐LiPN electrodes achieve the highest initial Coulombic efficiency of 93.18% and a stable cycling performance for 500 cycles at 0.2 C. Specially, Si@N‐P‐LiPN electrodes demonstrate an ultrahigh‐areal‐capacity of 49.59 mAh cm −2 . This work offers a new approach for inspiring the battery community to explore novel binders for next‐generation high‐energy‐density storage devices.

Exceptional performance reported for battery materials and devices in the scientific literature is often measured under conditions that are not aligned with practical applications. Aiming to bridge the gap between academia and industry, this Comment advocates the best practices for gauging performance and proposes guidelines on measurements with respect to a list of key metrics such as capacity, cyclability, Coulombic efficiency and electrolyte consumption.

Abstract Si anodes suffer an inherent volume expansion problem. The consensus is that hydrogen bonds in these anodes are preferentially constructed between the binder and Si powder for enhanced adhesion and thus can improve cycling performance. There has been little research done in the field of understanding the contribution of the binder's mechanical properties to performance. Herein, a simple but effective strategy is proposed, combining hard/soft polymer systems, to exploit a robust binder with a 3D interpenetrating binding network (3D‐IBN) via an in situ polymerization. The 3D‐IBN structure is constructed by interweaving a hard poly(furfuryl alcohol) as the skeleton with a soft polyvinyl alcohol (PVA) as the filler, buffering the dramatic volume change of the Si anode. The resulting Si anode delivers an areal capacity of >10 mAh cm −2 and enables an energy density of >300 Wh kg −1 in a full lithium‐ion battery (LIB) cell. The component of the interweaving binder can be switched to other polymers, such as replacing PVA by thermoplastic polyurethane and styrene butadiene styrene. Such a strategy is also effective for other high‐capacity electroactive materials, e.g., Fe 2 O 3 and Sn. This finding offers an alternative approach in designing high‐areal‐capacity electrodes through combined hard and soft polymer binders for high‐energy‐density LIBs.

A C@LiFePO4/carbon nanotubes microsphere composite (C@LFP/CNTs) with a unique double carbon (amorphous carbon and graphitized conductive carbon) modified hierarchical porous structure for providing favorable kinetics for both electron and Li+ is reported. By combining large tap density and improved mixed (electronic and ionic) conductivity, high volumetric energy density and superior rate capacity as well as excellent cycling stability are simultaneously achieved.

Metallic lithium anodes are highly promising for revolutionizing current rechargeable batteries because of their ultrahigh energy density. However, the application of lithium metal batteries is considerably impeded by lithium dendrite growth. Here, a biomacromolecule matrix obtained from the natural membrane of eggshell is introduced to control lithium growth and the mechanism is motivated by how living organisms regulate the orientation of inorganic crystals in biomineralization. Specifically, cryo-electron microscopy is utilized to probe the structure of lithium at the atomic level. The dendrites growing along the preferred < 111 > crystallographic orientation are greatly suppressed in the presence of the biomacromolecule. Furthermore, the naturally soluble chemical species in the biomacromolecules can participate in the formation of solid electrolyte interphase upon cycling, thus effectively homogenizing the lithium deposition. The lithium anodes employing bioinspired design exhibit enhanced cycling capability. This work sheds light on identifying substantial challenges in lithium anodes for developing advanced batteries.