LFP@N-GA with (010) facet oriented LFP NPs embedded in N-GA provides both rapid Li⁺ and electron pathways in the electrode as well as short Li⁺ diffusion length in LFP crystals.

Since the first exfoliation in 2004, graphene has been widely researched in many fields of materials engineering due to its highly appealing properties. Recently, graphene-based composites have attracted increasing attention for electrochemical energy storage by combining the merits of graphene and other electrochemical materials to achieve superior electrochemical performances. In this review, we start with the properties and production methods for graphene, summarize the recent research progress on graphene-based composites for electrochemical energy storage from the structural and interfacial engineering viewpoints, and underscore the significance of the dimensionality and compound interface characteristics in the rational construction and design of these composites. We also discuss recent specific applications of graphene-based composites, from electrochemical capacitors and lithium-ion batteries to emerging electrochemical energy storage systems, such as metal-air and metal-sulfur batteries. The new features and challenges of graphene-based composites for electrochemical energy storage are also summarized and discussed. This review is specifically aimed at offering new perspectives on the combination of graphene with other electrochemical materials to optimize their performances, and will outline ways to further improve graphene-based composites towards the next generation of electrochemical energy storage devices.

The lack of suitable cathodes is one of the key reasons that impede the development of aqueous zinc-ion batteries. Because of the inherently unsuitable structure and inferior physicochemical properties, the low-valent V2O3 as Zn2+ host could not be effectively discharged. Herein, we demonstrate that V2O3 (theoretical capacity up to 715 mAh g-1) can be utilized as a high-performance cathode material by an in situ anodic oxidation strategy. Through simultaneously regulating the concentration of the electrolyte and the morphology of the V2O3 sample, the ultraefficient anodic oxidation process of the V2O3 cathode was achieved within the first charging, and the mechanism was also schematically investigated. As expected, the V2O3 cathode with a hierarchical microcuboid structure achieved a nearly two-electron transfer process, enabling a high discharging capacity of 625 mAh g-1 at 0.1 A g-1 (corresponding to a high energy density of 406 Wh kg-1) and cycling stability (100% capacity retention after 10 000 cycles). This work not only sheds light on the phase transition process of low-valent V2O3 but also exploits a method toward design of advanced cathode materials.

With the urgent market demand for high-energy-density batteries, the alloy-type or conversion-type anodes with high specific capacity have gained increasing attention to replace current low-specific-capacity graphite-based anodes. However, alloy-type and conversion-type anodes have large initial irreversible capacity compared with graphite-based anodes, which consume most of the Li+ in the corresponding cathode and severely reduces the energy density of full cells. Therefore, for the practical application of these high-capacity anodes, it is urgent to develop a commercially available prelithiation technique to compensate for their large initial irreversible capacity. At present, various prelithiation methods for compensating the initial irreversible capacity of the anode have been reported, but due to their respective shortcomings, large-scale commercial applications have not yet been achieved. In this review, we have systematically summarized and analyzed the advantages and challenges of various prelithiation methods, providing enlightenment for the further development of each prelithiation strategy toward commercialization and thus facilitating the practical application of high-specific-capacity anodes in the next-generation high-energy-density lithium-ion batteries.

Abstract Sodium metal anodes have attracted significant attention due to their high specific capacity (1166 mA h g −1 ), low redox potential ( − 2.71 V vs the standard hydrogen electrode), and abundant natural resources. Nevertheless, unstable solid electrolyte interphases (SEI) and uncontrolled dendrite growth critically hinder their commercialization. Notably, SEIs play a critical role in regulating Na deposition and improving the cycling stability of rechargeable Na metal batteries. Recently, SEI research on Na metal anodes has been intensively conducted worldwide; thus, a comprehensive review is necessary. Herein, initially, the fundamentals of SEI and the related issues induced by its intrinsic instability are discussed. Thereafter, advanced characterization techniques that unveil the morphological evolution and interfacial chemistry of Na metal anodes are presented. Subsequently, efficient strategies, including liquid electrolyte engineering, artificial SEI, and solid‐state electrolyte technology, to stabilize SEI films are outlined. Finally, key aspects and prospects in the development of SEI for Na metal anodes are highlighted. It is believed that this review will serve to further advance the understanding and development of SEIs for Na metal anodes.

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.

The NASICON-structured Na3MnTi(PO4)3 (NMTP) cathode has attracted widespread attention due to its prominent thermal stability, stable 3D structure and rapid sodium ion transport channel. However, the poor cycling stability, limited electronic conductivity and phase transition represent significant obstacles to for its commercialization. Herein, an innovative mixed-conducting interphase, comprising amorphous carbon and Ti3C2-MXene, was developed for NMTP. NMTP particles are evenly dispersed on the MXene sheets through electrostatic adsorption, and MXenes can also regulate the growth of NMTP crystals and provide a large number of active sites in contact with the electrolyte. Furthermore, DFT calculations demonstrate that MXene enhances both electron and ion transport processes. Therefore, the mixed-conducting interphase, forming an interconnected network on the NMTP surface, serves as an artificial cathode electrolyte interface, significantly enhancing the dynamic processes and cycle stability of the NMTP cathode. The NMTP/C@Ti3C2 exhibits a fully reversible three-electron redox reaction and inhibited voltage hysteresis. An excellent reversible capacity of 158.2 mAh/g is achieved at 0.2 C, corresponding to an extremely high energy density of 466.6 Wh/kg. This study presents an effective approach for developing high-energy SIB cathodes.