Hierarchical porous carbon microtubes derived from willow catkins exhibited excellent electrochemical performances in both aqueous and organic electrolytes.

Abstract Carbonaceous materials have been accepted as a promising family of anode materials for lithium‐ion batteries (LIBs) owing to optimal overall performance. Among various emerging carbonaceous anode materials, hard carbons have recently gained significant attention for high‐energy LIBs. The most attractive features of hard carbons are the enriched microcrystalline structure, which not only benefits the uptake of more Li + ions but also facilitates the Li + ions intercalation and deintercalation. However, the booming application of hard carbons is significantly slowed by the low initial Coulombic efficiency, large initial irreversible capacity, and voltage hysteresis. Many efforts have been devoted to address these challenges toward practical applications. This paper focuses on an up‐to‐date overview of hard carbons, with an emphasis on the lithium storage fundamentals and material classification of hard carbons as well as present challenges and potential solutions. The future prospects and perspectives on hard carbons to enable practical application in next‐generation batteries are also highlighted.

Graphene is introduced into a lithium-ion battery (LIB) as a type of novel but powerful planar conductive additive and the flexible graphene-based conducting network is characterized by a novel "plane-to-point" conducting mode with exceptional electron transport properties and unique geometrical nature (a soft and ultrathin planar structure). With a much lower fraction of graphene additives than those of commercial carbon based additives, the graphene-introduced LiFePO4 cathode shows better charge/discharge performance than commercial cases. Graphene also shows a better performance compared to carbon nanotubes, another type of novel conductive additive with similar fractions. These results present us an indication that graphene will possibly find early application as a flexible and planar conductive additive in high performance LIBs, as our further efforts have shown that a graphene-introduced battery is of better performance as compared to real commercial batteries with conventional additives.

Lithium- (Li-) ion batteries have revolutionized our daily life towards wireless and clean style, and the demand for batteries with higher energy density and better safety is highly required. The next-generation batteries with innovatory chemistry, material, and engineering breakthroughs are in strong pursuit currently. Herein, the key historical developments of practical electrode materials in Li-ion batteries are summarized as the cornerstone for the innovation of next-generation batteries. In addition, the emerging electrode materials for next-generation batteries are discussed as the revolving challenges and potential strategies. Finally, the future scenario of high-energy-density rechargeable batteries is presented. The combination of theory and experiment under multiscale is highlighted to promote the development of emerging electrode materials.

To prevent heat accumulation generated by high power components inside spacecraft, it is necessary to encapsulate a heat dissipation material on the exterior surface of the spacecraft to homogenize local...

Graphene films are accepted as excellent heat dissipation materials due to their ultrahigh thermal conductivity. In general, the graphene film uses graphene oxide (GO) as the raw material through self-assembly, carbonization, and graphitization processes. However, the production and accumulation of a large amount of gas during the carbonization can produce high gas pressure, which causes damage to the ordered stacking structure and seriously affects the thermal conductivity of the graphene film. In this work, we propose a strategy of diamine reagents to crosslink and reduce GO for constraining volume expansion during carbonization. The amine group undergoes nucleophilic substitution and condensation reactions with oxygen-containing functional groups (−COOH, – C–O–C) to form – C–N bonds, which broaden the temperature range of gas production by changing the chemical structure. Compared to dimethylaminopropylamine and N-isopropylethylenediamine, ethylenediamine with symmetrical primary amines can react sufficiently with GO to form a robust structure. Based on these observations, the ethylenediamine-modified film shows a lower expansion rate (115.2%) and higher in-plane thermal conductivity (∼1180 W m–1 K–1) than the pure graphene film (152.6% and ∼980 W m–1 K–1, respectively). This work could be significant in the preparation of graphene films with high thermal conductivity.