Abstract Zn batteries potentially offer the highest energy density among aqueous batteries that are inherently safe, inexpensive, and sustainable. However, most cathode materials in Zn batteries suffer from capacity fading, particularly at a low current rate. Herein, it is shown that the ZnCl 2 “water‐in‐salt” electrolyte (WiSE) addresses this capacity fading problem to a large extent by facilitating unprecedented performance of a Zn battery cathode of Ca 0.20 V 2 O 5 ∙0.80H 2 O. Upon increasing the concentration of aqueous ZnCl 2 electrolytes from 1 m to 30 m, the capacity of Ca 0.20 V 2 O 5 ∙0.80H 2 O rises from 296 mAh g −1 to 496 mAh g −1 ; its absolute working potential increases by 0.4 V, and most importantly, at a low current rate of 50 mA g −1 , that is, C/10; its capacity retention increases from 8.4% to 51.1% over 100 cycles. Ex situ characterization results point to the formation of a new ready‐to‐dissolve phase on the electrode in the dilute electrolyte. The results demonstrate that the Zn‐based WiSE may provide the underpinning platform for the applications of Zn batteries for stationary grid‐level storage.

Hard carbon as an anode is critical for the near-future commercialization of Na-ion batteries. However, where Na ions are located at different states of charge with respect to the local structures of hard carbon remains a topic that is under debate. Recently, some groups, including ours, have suggested a structure–property correlation that assigns the slope capacity in galvanostatic charge/discharge curves to the binding of Na ions to structural defects of hard carbon. To test this correlation, herein, we prepared a highly defective hard carbon by microwaving a carbon that was obtained by pyrolysis of cellulose at 650 °C. After this microwave treatment for just 6 s, the reversible capacity of the hard carbon increased from 204 to 308 mAh/g, which is significantly higher than that of hard carbon annealed at 1100 °C for 7 h (274 mAh/g). The microwave treatment not only is energy-efficient but also retains a high extent of the structural vacancies in hard carbon, as demonstrated by neutron total scattering and the associated pair distribution function results. Indeed, such a defective structure exhibits a slope capacity much higher than that of the conventional hard carbon. This work serves as one of the first examples of rationally designed hard carbon guided by the new Na-ion storage mechanism. Furthermore, microwave heating represents a promising strategy for fine-tuning the structures of hard carbon for Na-ion batteries.

The foreseeable global cobalt (Co) crisis has driven the demand for cathode materials with less Co dependence, where high-nickel layered oxides are a promising solution due to their high energy density and low cost. However, these materials suffer from poor cycling stability and rapid voltage decay due to lattice displacement and nanostrain accumulation. Here, we introduced an exothermic TiN dopant via a scalable coating method to stabilize LiNi