The formation of dendrites on a zinc (Zn) metal anode has limited its practical applications on aqueous batteries. Herein, an artificial composite protective layer consisting of nanosized metal-organic frameworks (MOFs) to improve the poor wetting effect of aqueous electrolytes on the Zn anode is proposed to reconstruct the Zn/electrolyte interface. In this layer, hydrophilic MOF nanoparticles serve as interconnecting electrolyte reservoirs enabling nanolevel wetting effect as well as regulating an electrolyte flux on Zn anode. This zincophilic interface exhibits significantly reduced charge-transfer resistance. As a result, stable and dendrite-free Zn plating/stripping cycling performance is achieved for over 500 cycles. In addition, especially at higher C-rates, the coating layer significantly reduces the overpotentials in a Zn/MnO2 aqueous battery during cycling. The proposed principle and method in this work demonstrate an effective way to reconstruct a stable interface on metal anodes (e.g., Zn) where a conventional solid-electrolyte interface (SEI) cannot be formed.

Reconstruction‐engineered electrocatalysts with enriched high active Ni species for urea oxidation reaction (UOR) have recently become promising candidates for energy conversion. However, to inhibit the over‐oxidation of urea brought by the high valence state of Ni, tremendous efforts are devoted to obtaining low‐value products of nitrogen gas to avoid toxic nitrite formation, undesirably causing inefficient utilization of the nitrogen cycle. Herein, we proposed a mediation engineering strategy to significantly boost high‐value nitrite formation to help close a loop for the employment of a nitrogen economy. Specifically, platinum‐loaded nickel phosphides (Pt‐Ni2P) catalysts exhibit a promising nitrite production rate (0.82 mol kWh‐1 cm‐2), high stability over 66 h of Zn‐urea‐air battery operation, and 135 h of co‐production of nitrite and hydrogen under 200 mA cm‐2 in a zero‐gap membrane electrode assembly (MEA) system. The in situ spectroscopic characterizations and computational calculations demonstrated that the urea oxidation kinetics is facilitated by enriched dynamic Ni3+ active sites, thus augmenting the “cyanate” UOR pathway. The *NOO desorption was further verified as the rate‐determining step for nitrite generation.

Aqueous zinc batteries (AZBs) are promising for large-scale energy storage. However, severe side reactions and Zn dendrite growth are challenging. "Water-in-salt" and organic/aqueous hybrid electrolytes address these problems but compromise the high ionic conductivity, superior safety, low cost, and good sustainability. Herein, an asymmetric acceptor–donor small organic molecule (NMU) is proposed to boost Zn anodes without compromising the advantages of AZBs. It is found that NMU molecules alter the H-bonding network and reconstruct Zn2+ solvation sheath. Besides, NMU additives tend to be absorbed on the Zn surface to build a water-poor electrical double layer and can in-situ form a robust solid-electrolyte interphase layer that protects the Zn anode. The Zn (0 0 2) plane can be predominately guided by NMU. Consequently, the lifespan of the Zn||Zn cell using NMU can maintain over 3000 h and the average Coulombic efficiency of the Zn||Cu cell reaches 99.7 % throughout 1800 cycles. Additionally, our strategy can be applied in highly-stable and versatile full cells with MnO2, activated carbon and conversion-type I2 (capacity retention: 92.5 % throughout 10,000 cycles) cathodes under practical electrode ratios. The Zn||I2 pouch cell with NMU also presents good cycling stability over 1100 cycles.