Abstract Metallic zinc is an attractive anode material for aqueous rechargeable batteries because of its high theoretical capacity and low cost. However, state-of-the-art zinc anodes suffer from low coulombic efficiency and severe dendrite growth during stripping/plating processes, hampering their practical applications. Here we show that eutectic-composition alloying of zinc and aluminum as an effective strategy substantially tackles these irreversibility issues by making use of their lamellar structure, composed of alternating zinc and aluminum nanolamellas. The lamellar nanostructure not only promotes zinc stripping from precursor eutectic Zn 88 Al 12 (at%) alloys, but produces core/shell aluminum/aluminum sesquioxide interlamellar nanopatterns in situ to in turn guide subsequent growth of zinc, enabling dendrite-free zinc stripping/plating for more than 2000 h in oxygen-absent aqueous electrolyte. These outstanding electrochemical properties enlist zinc-ion batteries constructed with Zn 88 Al 12 alloy anode and K x MnO 2 cathode to deliver high-density energy at high levels of electrical power and retain 100% capacity after 200 hours.

Abstract Electrocatalytic hydrogen evolution in alkaline and neutral media offers the possibility of adopting platinum‐free electrocatalysts for large‐scale electrochemical production of pure hydrogen fuel, but most state‐of‐the‐art electrocatalytic materials based on nonprecious transition metals operate at high overpotentials. Here, a monolithic nanoporous multielemental CuAlNiMoFe electrode with electroactive high‐entropy CuNiMoFe surface is reported to hold great promise as cost‐effective electrocatalyst for hydrogen evolution reaction (HER) in alkaline and neutral media. By virtue of a surface high‐entropy alloy composed of dissimilar Cu, Ni, Mo, and Fe metals offering bifunctional electrocatalytic sites with enhanced kinetics for water dissociation and adsorption/desorption of reactive hydrogen intermediates, and hierarchical nanoporous Cu scaffold facilitating electron transfer/mass transport, the nanoporous CuAlNiMoFe electrode exhibits superior nonacidic HER electrocatalysis. It only takes overpotentials as low as ≈240 and ≈183 mV to reach current densities of ≈1840 and ≈100 mA cm −2 in 1 m KOH and pH 7 buffer electrolytes, respectively; ≈46‐ and ≈14‐fold higher than those of ternary CuAlNi electrode with bimetallic Cu–Ni surface alloy. The outstanding electrocatalytic properties make nonprecious multielemental alloys attractive candidates as high‐performance nonacidic HER electrocatalytic electrodes in water electrolysis.

Abstract Developing robust nonprecious electrocatalysts towards hydrogen/oxygen evolution reactions is crucial for widespread use of electrochemical water splitting in hydrogen production. Here, we report that intermetallic Co 3 Mo spontaneously separated from hierarchical nanoporous copper skeleton shows genuine potential as highly efficient electrocatalysts for alkaline hydrogen/oxygen evolution reactions in virtue of in-situ hydroxylation and electro-oxidation, respectively. The hydroxylated intermetallic Co 3 Mo has an optimal hydrogen-binding energy to facilitate adsorption/desorption of hydrogen intermediates for hydrogen molecules. Associated with high electron/ion transport of bicontinuous nanoporous skeleton, nanoporous copper supported Co 3 Mo electrodes exhibit impressive hydrogen evolution reaction catalysis, with negligible onset overpotential and low Tafel slope (~40 mV dec −1 ) in 1 M KOH, realizing current density of −400 mA cm −2 at overpotential of as low as 96 mV. When coupled to its electro-oxidized derivative that mediates efficiently oxygen evolution reaction, their alkaline electrolyzer operates with a superior overall water-splitting output, outperforming the one assembled with noble-metal-based catalysts.

Abstract Although possessing well‐defined nanostructures and excellent multi‐electron redox properties, polyoxometalate clusters have poor intrinsic electrical conductivity and are prone to aggregation due to large surface energy, which makes them difficult to be fully utilized when applying as electrode materials for lithium‐ion batteries. In this paper, monodisperse K 7 MnV 13 O 38 (MnV 13 ) clusters are achieved by rationally utilizing nano‐sized high conductive carbon dots (CDs) as stabilizers. Benefiting from the fully exposed redox sites of MnV 13 clusters (high utilization rate) and sufficient interfaces with carbon dots (extra interfacial energy storage), the optimized MnV 13 /10CDs anode delivers a high discharge capacity up to 1348 mAh g −1 at a current density of 0.1 A g −1 and exhibits superb rate/cycling capabilities. Density functional theory (DFT) calculations verify that ionic archway channels are formed between MnV 13 and CDs, eliminating the bandgap and greatly improving the electron/ion conductivity of MnV 13 and CDs. This paper paves a brand‐new way for synthesis of monodisperse clusters and maximization of extra interfacial energy storage.

Polyoxometalates (POMs) have been considered one of the most promising anode candidates for lithium-ion batteries (LIBs) in virtue of their high theoretical capacity and reversible multielectron redox properties. However, the poor intrinsic electronic conductivity, low specific surface area, and high solubility in organic electrolytes hinder their widespread applications in LIBs. Herein, a novel hybrid nanomaterial is synthesized by co-assembling POMs and porphyrins (PMo

With the large‐scale application of lithium‐ion batteries (LIBs), a huge amount of spent LIBs will be generated each year and how to realize their recycling and reuse in a clean and effective way poses a challenge to the society. In this work, using the electrolyte of spent LIBs as solvent, we in‐situ fluorinate the conductive three‐dimensional porous copper foam by a facile solvent‐thermal method and then coating it with a cross‐linked sodium alginate (SA) layer. Benefiting from the solid‐electrolyte interphase (SEI) that accommodating the volume change of internal CuF2 core and SA layer that inhibiting the dissolution of CuF2, the synthesized CuF2@void@SEI@SA cathode with a pomegranate‐like structure (yolk‐shell) exhibits a large reversible capacity of ~535 mAh g–1 at 0.05 A g–1 and superb cycling stability. This work conforms to the development concept of green environmental protection and comprehensively realizes the unity of environmental, social and economic benefits.

Amorphous carbon coated zinc powder based anode offers better reaction kinetics and lower mass compared to zinc foils, which significantly improves the reversible properties of the zinc plating/stripping and overall energy density of the devices.