LiCoO2 is a dominant cathode material for lithium-ion (Li-ion) batteries due to its high volumetric energy density, which could potentially be further improved by charging to high voltages. However, practical adoption of high-voltage charging is hindered by LiCoO2’s structural instability at the deeply delithiated state and the associated safety concerns. Here, we achieve stable cycling of LiCoO2 at 4.6 V (versus Li/Li+) through trace Ti–Mg–Al co-doping. Using state-of-the-art synchrotron X-ray imaging and spectroscopic techniques, we report the incorporation of Mg and Al into the LiCoO2 lattice, which inhibits the undesired phase transition at voltages above 4.5 V. We also show that, even in trace amounts, Ti segregates significantly at grain boundaries and on the surface, modifying the microstructure of the particles while stabilizing the surface oxygen at high voltages. These dopants contribute through different mechanisms and synergistically promote the cycle stability of LiCoO2 at 4.6 V. LiCoO2 is a widely used cathode material in Li-ion batteries for applications such as portable electronics. Here, the authors report multiple-element doping to enable stable cycling of LiCoO2 at high voltages that are not yet accessible with commercial Li-ion batteries.

The integrated hybrid architectures composed of edge site-enriched nickel–cobalt sulfide (Ni–Co–S) nanoparticles and graphene as advanced materials for asymmetric supercapacitors are configured, delivering a superb rate capability.

The achievement of the superior rate capability and cycling stability is always the pursuit of sodium‐ion batteries (SIBs). However, it is mainly restricted by the sluggish reaction kinetics and large volume change of SIBs during the discharge/charge process. This study reports a facile and scalable strategy to fabricate hierarchical architectures where TiO 2 nanotube clusters are coated with the composites of ultrafine MoO 2 nanoparticles embedded in carbon matrix (TiO 2 @MoO 2 ‐C), and demonstrates the superior electrochemical performance as the anode material for SIBs. The ultrafine MoO 2 nanoparticles and the unique nanorod structure of TiO 2 @MoO 2 ‐C help to decrease the Na + diffusion length and to accommodate the accompanying volume expansion. The good integration of MoO 2 nanoparticles into carbon matrix and the cable core role of TiO 2 nanotube clusters enable the rapid electron transfer during discharge/charge process. Benefiting from these structure merits, the as‐made TiO 2 @MoO 2 ‐C can deliver an excellent cycling stability up to 10 000 cycles even at a high current density of 10 A g −1 . Additionally, it exhibits superior rate capacities of 110 and 76 mA h g −1 at high current densities of 10 and 20 A g −1 , respectively, which is mainly attributed to the high capacitance contribution.

A superhydrophilic “nanoglue” strategy to tune and stabilize metal hydroxides onto carbon materials is presented for high-performance supercapacitors.

Abstract The design and fabrication of 2D nanostructure electrodes with desired electrochemical activities is highly demanded for electrocatalysis and supercapacitors. Herein, the tuned fabrication of ultrathin and tortuous nickel/cobalt‐layered double hydroxide (NiCo‐LDH) nanosheets via a graphene oxide (GO) surface‐confined strategy is reported, yielding nanosheets with a thickness of 1.7–1.8 nm that is duplicated from the graphene oxides in terms of both the lateral size and the shape. It has been found that the C/O functional groups on the GO surface have functioned to promote the oxidation of Co 2+ to Co 3+ , and to transform the β‐phase NiCo‐hydroxide (NiCo‐OH) into the LDH‐phase with tuned homogenous composition and geometry. The ultrathin NiCo‐LDH nanosheets mimic the morphology and size of the graphene due to the surface‐confined and/or surface‐guided growth. The as‐obtained NiCo‐LDH‐graphene (NiCo‐LDH‐G) nanosheets exhibit a superior electrocatalytic activity for oxygen evolution reaction, evidenced by a small overpotential of 0.337 V (@10 mA cm −2 in 0.1 m KOH electrolyte), and a high charge storage capability of 1489 F g −1 as electrodes for supercapacitors. This 2D surface‐confined growth strategy may pave a way for the fabrication of ultrathin 2D materials including but not limited to transition metal hydroxides for high‐performance electrochemical applications.

Ammonia is a critical component in fertilizers, pharmaceuticals, and fine chemicals and is an ideal, carbon-free fuel. Recently, lithium-mediated nitrogen reduction has proven to be a promising route for electrochemical ammonia synthesis at ambient conditions. In this work, we report a continuous-flow electrolyzer equipped with 25-square centimeter-effective area gas diffusion electrodes wherein nitrogen reduction is coupled with hydrogen oxidation. We show that the classical catalyst platinum is not stable for hydrogen oxidation in the organic electrolyte, but a platinum-gold alloy lowers the anode potential and avoids the decremental decomposition of the organic electrolyte. At optimal operating conditions, we achieve, at 1 bar, a faradaic efficiency for ammonia production of up to 61 ± 1% and an energy efficiency of 13 ± 1% at a current density of -6 milliamperes per square centimeter.

This review decouples the fundamental mechanisms and bottleneck issues toward commercial-level mass-loading supercapacitors. Also, the involved impressive strategies and forward-looking perspectives are summarized and clarified.