CoMoO4–NiMoO4·xH2O bundles with excellent electrochemical behavior were designed and synthesized by a facile strategy. CoMoO4 nanorods were fabricated by a chemical co-precipitation method, and then CoMoO4–NiMoO4·xH2O bundles were prepared by the same method using the CoMoO4 nanorods as the backbone material. A growth mechanism was proposed to explain the formation of the bundles. The composites combine the advantages of the good rate capability of CoMoO4 and the high specific capacitances of NiMoO4·xH2O, showing higher specific capacitances than CoMoO4 and a better rate capability than NiMoO4·xH2O. A maximum specific capacitance of 1039 F g−1 was achieved at a current density of 2.5 mA cm−2, and 72.3% of this value remained at a high current density of 100 mA cm−2. The excellent electrochemical performance makes the composite a promising electrode material for electrochemical capacitors.

Transition metal oxides possess multiple oxidation states that enable rich redox reactions for pseudo capacitanc. They have been investigated as promising electrode materials to achieve high energy density. In this study, NiO/NiCo2O4/Co3O4 composite with high specific surface and mesoporous structure is fabricated by a sol–gel process then calcined at 250 °C. Benefits from the improved electron conductivity and effective mesoporous structure, the fabricated composite exhibits high specific capacitance (1717 F g–1), enhanced rate capability, and excellent electrochemical stability (94.9% retention after 1000 cycles). Interestingly, the specific capacitance of the composite is higher than that of NiO, NiCo2O4, and Co3O4, which indicates a synergistic effect of the composite on improvement of electrochemical performance. The findings demonstrate the importance and great potential of NiO/NiCo2O4/Co3O4 composite in development of high-performance energy-storage systems.

Water splitting, to produce hydrogen and oxygen, has long been considered to be a desirable option for the storage of electrical energy. The catalysts for oxygen evolution reactions (OER) are very important in this process. Herein, we have synthesized Co3V2O8 nanoparticles by a simple and cost-effective technique, which have low crystallinity and large specific surface area (122.8 m2 g−1). Because of the low crystallinity, large specific surface area and suitable pore size, Co3V2O8 nanoparticles yielded an electrocatalytic OER current density of up to 429.7 mA cm−2 at 2.05 V vs. RHE and low OER over potentials of 359 mV (at 10 mA cm−2) and 497 mV (at 100 mA cm−2). In addition, the OER stability of the Co3V2O8 catalyst was very excellent, and the current density at 2.05 V was reduced by just 7.3% after galvanostatic OER measurement at 10 mA cm−2 for 3 h. This work demonstrates that binary metal oxides Co3V2O8 is a highly active and stable oxygen evolution electrocatalyst that can potentially replace expensive noble metal-based anode catalysts for electrochemical water splitting to generate hydrogen fuels.

Hydrogen evolution reaction (HER), zinc corrosion, and dendrites growth on zinc metal anode are the major issues limiting the practical applications of zinc-ion batteries. Herein, an in-situ physical/chemical cross-linked hydrogel electrolyte (carrageenan/polyacrylamide/ZnSO4, denoted as CPZ) has been developed to stabilize the zinc anode-electrolyte interface, which can eliminate side reactions and prevent dendrites growth. The in-situ CPZ hydrogel electrolyte improves the reversibility of zinc anode due to eliminating side reactions caused by active water molecules. Furthermore, the electrostatic interaction between the SO4−· groups in CPZ and Zn2+ can encourage the preferential deposition of zinc atoms on (0 0 2) crystal plane, which achieve dendrite-free and homogeneous zinc deposition. The in-situ hydrogel electrolyte offers a streamlined approach to battery manufacturing by allowing for direct integration into the battery. Subsequently, the Zn//Zn half battery with CPZ hydrogel electrolyte can enable an ultra-long cycle over 5500 h at a current density of 0.5 mA cm−2, and the Zn//Cu half battery reach an average coulombic efficiency of 99.37%. The Zn//V2O5-GO full battery with CPZ hydrogel electrolyte demonstrates 94.5% of capacity retention after 2100 cycles. This study is expected to open new thought for the development of commercial hydrogel electrolytes for low-cost and long-life zinc-ion batteries.

Adjustable 2D layered MXenes hold considerable promising as anode materials for sodium-ion batteries. However, the serious self-stacking and volume variation during sodium-ions insertion/extraction processes inevitably result in inferior rate capability and terrible cycle stability. Herein, we report a novel and effective "molecular riveting" strategy to simultaneously adjust the interlayer spacing and stabilize layered structure of Ti3CN (TCN), which is realized by riveting L-Aspartic acid/L-Glutamic acid/L-2-Aminoadipic acid (LAA/LGA/L2AA, abbreviated as LXA) molecules into interlayers of TCN (named as LAA-TCN/LGA-TCN/L2AA-TCN and abbreviated as LXA-TCN) to form strong amido (HN-C = O) bonds. The riveted LXA molecules between the interlayer of TCN contribute double effects of pillar and strain, achieving the maximum utilization of the 2D layered TCN. As consequences, the interlayer spacing of TCN can be broadened from 1.04 nm to 1.31 nm via altering the carbon chain length of LXA molecules, and the Na+ migration barrier can be reduced from 0.71 eV to 0.08 eV. Meanwhile, the L2AA-TCN with maximum interlayer spacing exhibits a significantly improved reversible capacity of 121.7 mAh/g (45.0 mAh/g for TCN) at 1.0 A/g. The constructed L2AA-TCN//NVP sodium-ion battery (SIB) displays excellent cycle stability with the capacity-retention of 96.6 % after 200 cycles at 10 C. This work opens a new way to broaden interlayer spacing and hinder enormous volume variation of 2D layered MXenes.