Abstract Layered transition-metal oxides have attracted intensive interest for cathode materials of sodium-ion batteries. However, they are hindered by the limited capacity and inferior phase transition due to the gliding of transition-metal layers upon Na + extraction and insertion in the cathode materials. Here, we report that the large-sized K + is riveted in the prismatic Na + sites of P2-Na 0.612 K 0.056 MnO 2 to enable more thermodynamically favorable Na + vacancies. The Mn-O bonds are reinforced to reduce phase transition during charge and discharge. 0.901 Na + per formula are reversibly extracted and inserted, in which only the two-phase transition of P2 ↔ P’2 occurs at low voltages. It exhibits the highest specific capacity of 240.5 mAh g −1 and energy density of 654 Wh kg −1 based on the redox of Mn 3+ /Mn 4+ , and a capacity retention of 98.2% after 100 cycles. This investigation will shed lights on the tuneable chemical environments of transition-metal oxides for advanced cathode materials and promote the development of sodium-ion batteries.

High-entropy oxides with spinel structure (SHEOs) are promising anode materials for next-generation lithium-ion batteries (LIBs). In this work, electrospun (Mn,Fe,Co,Ni,Zn) SHEO nanofibers produced under different conditions are evaluated as anode materials in LIBs and thoroughly characterised by a combination of analytical techniques. The variation of metal load (19.23 or 38.46 wt% relative to the polymer) in the precursor solution and of calcination conditions (700 °C/0.5 h, or 700 °C/2 h followed by 900 °C/2 h) affects the morphology, microstructure, crystalline phase, and surface composition of the pristine SHEO nanofibers and the resulting electrochemical performance, whereas mechanism of Li + storage does not substantially change. Causes of long-term (≥650 cycles) capacity fading are elucidated via ex situ synchrotron X-ray absorption spectroscopy. The results evidence that the larger amounts of Fe, Co, and Ni cations irreversibly reduced to the metallic form during cycling are responsible for faster capacity fading in nanofibers calcined under milder conditions. The microstructure of the active material plays a key role. Nanofibers composed by larger and better-crystallized grains, where a stable solid/electrolyte interphase forms, exhibit superior long-term stability (453 mAh g −1 after 550 cycles at 0.5 A g −1 ) and rate-capability (210 mAh g −1 at 2 A g −1 ).

Activated carbon (AC) suffers from low energy density in the organic system of electric double‐layer capacitors (EDLCs). Currently, the research spotlight for enhancing the specific capacitance of AC in EDLC is to optimize the pore size distribution and enhance the specific surface area, but the increase of porosity in turn decreases the conductivity of AC. The surface modification is an effective strategy to improve the surface properties of carbon electrodes and enhance electrochemical performance. However, little attention has been paid to the interaction between AC surface and organic electrolyte. In this work, we have developed a phosphorus doping aimed at modulation of adsorption/desorption dynamics of organic electrolytes on the AC electrode. It was found that the phosphorus‐carbon bonding increases the adsorbed amounts of TEA+/BF4− per unit surface area, altering the charge storage mechanism and leading to improved specific capacitance. Furthermore, we fabricated a symmetrical pouch‐cell supercapacitor with an energy density of 36.2 Wh kg−1. The capacitance retention of 93.7% was maintained after 30,000 cycles at a current density of 10 A g−1. These findings significantly advance our understanding of the charge storage dynamics in phosphorus‐doped AC and will guide the design of improved carbon‐based supercapacitors.