Hard carbon is regarded as a promising anode material for sodium-ion batteries (SIBs). However, it usually suffers from the issues of low initial Coulombic efficiency (ICE) and poor rate performance, severely hindering its practical application. Herein, a flexible, self-supporting, and scalable hard carbon paper (HCP) derived from scalable and renewable tissue is rationally designed and prepared as practical additive-free anode for room/low-temperature SIBs with high ICE. In ether electrolyte, such HCP achieves an ICE of up to 91.2% with superior high-rate capability, ultralong cycle life (e.g., 93% capacity retention over 1000 cycles at 200 mA g-1 ) and outstanding low-temperature performance. Working mechanism analyses reveal that the plateau region is the rate-determining step for HCP with a lower electrochemical reaction kinetics, which can be significantly improved in ether electrolyte.

Conventional ion batteries utilizing metallic ions as the single charge carriers are limited by the insufficient abundance of metal resources. Although supercapacitors apply both cations and anions to store energy through absorption and/or Faradic reactions occurring at the interfaces of the electrode/electrolyte, the inherent low energy density hinders its application. The graphite-cathode-based dual-ion battery possesses a higher energy density due to its high working potential of nearly 5 V. However, such a battery configuration suffers from severe electrolyte decomposition and exfoliation of the graphite cathode, rendering an inferior cycle life. Herein, a new surface-modification strategy is developed to protect the graphite cathode from the anion salvation effect and the deposition derived from electrolyte decomposition by generating an artificial solid electrolyte interphase (SEI). Such SEI-modified graphite exhibits superior cycling stability with 96% capacity retention after 500 cycles under 200 mA g-1 at the upper cutoff voltage of 5.0 V, which is much improved compared with the pristine graphite electrode. Through several ex situ studies, it is revealed that the artificial SEI greatly stabilizes the interfaces of the electrode/electrolyte after reconstruction and gradual establishment of the optimal anion-transport path. The findings shed light on a new avenue toward promoting the performance of the dual-ion battery (DIB) and hence to make it practical finally.

Abstract Presently, commercialization of sodium‐ion batteries (SIBs) is still hindered by the relatively poor energy‐storage performance. In addition, low‐temperature (low‐T) Na storage is another principal concern for the wide application of SIBs. Unfortunately, the Na‐transfer kinetics is extremely sluggish at low‐T, as a result, there are few reports on low‐T SIBs. Here, an advanced low‐T sodium‐ion full battery (SIFB) assembled by an anode of 3D Se/graphene composite and a high‐voltage cathode (Na 3 V 2 (PO 4 ) 2 O 2 F) is developed, exhibiting ultralong lifespan (over even 15 000 cycles, the capacity retention is still up to 86.3% at 1 A g −1 ), outstanding low‐T energy storage performance (e.g., all values of capacity retention are >75% after 1000 cycles at temperatures from 25 to −25 °C at 0.4 A g −1 ), and high‐energy/power properties. Such ultralong lifespan signifies that the developed sodium‐ion full battery can be used for longer than 60 years, if batteries charge/discharge once a day and 80% capacity retention is the standard of battery life. As a result, the present study not only promotes the practicability and commercialization of SIBs but also points out the new developing directions of next‐generation energy storage for wider range applications.

Abstract Transition metal selenides have been attracting significant attention owing to their high conductivity and theoretical capacity. In this article, the N‐doped carbon (NDC)‐coated Ni 1.8 Co 1.2 Se 4 nanoparticles encapsulated in NDC nanoboxes are prepared from the bi‐metal organic framework (Ni 3 [Co(CN) 6 ] 2 ·6H 2 O, Ni‐Co BMOF) after the selenization reaction and carbon coating. When used as an anode material for sodium‐ion batteries, the prepared anode material delivers excellent rate performance (211 and 153 mA h g −1 at ultrahigh current densities of 30 and 50 A g −1 , respectively) and good cycling performance (379.3 mA h g −1 at 0.5 A g −1 after 100 cycles). More importantly, it also exhibits superior sodium‐ion full cell (SIFC) performance when coupled with a high‐voltage Na 3 V 2 (PO 4 ) 2 O 2 F cathode recently self‐made by the authors. The fabricated SIFC gives an energy density up to 227 W h kg −1 and the capacity retention of above 97.6% even after 60 cycles at 0.4 A g −1 in a voltage range of 1.2–4.3 V at 25 °C. Moreover, the low‐temperature (from 25 to −25 °C) Na‐storage performance of the fabricated SIFC is also studied.

A novel core-shell Fe3O4@FeS composed of Fe3O4 core and FeS shell with the morphology of regular octahedra has been prepared via a facile and scalable strategy via employing commercial Fe3O4 as the precursor. When used as anode material for sodium-ion batteries (SIBs), the prepared Fe3O4@FeS combines the merits of FeS and Fe3O4 with high Na-storage capacity and superior cycling stability, respectively. The optimized Fe3O4@FeS electrode shows ultralong cycle life and outstanding rate capability. For instance, it remains a capacity retention of 90.8% with a reversible capacity of 169 mAh g-1 after 750 cycles at 0.2 A g-1 and 151 mAh g-1 at a high current density of 2 A g-1, which is about 7.5 times in comparison to the Na-storage capacity of commercial Fe3O4. More importantly, the prepared Fe3O4@FeS also exhibits excellent full-cell performance. The assembled Fe3O4@FeS//Na3V2(PO4)2O2F sodium-ion full battery gives a reversible capacity of 157 mAh g-1 after 50 cycles at 0.5 A g-1 with a capacity retention of 92.3% and the Coulombic efficiency of around 100%, demonstrating its applicability for sodium-ion full batteries as a promising anode. Furthermore, it is also disclosed that such superior electrochemical properties can be attributed to the pseudocapacitive behavior of FeS shell as demonstrated by the kinetics studies as well as the core-shell structure. In view of the large-scale availability of commercial precursor and ease of preparation, this study provide a scalable strategy to develop advanced anode materials for SIBs.

The exhausted graphite from spent Li-ion batteries is recycled and reused as a favorable anode for Na/K-ion batteries, and the insights into structural de-/intercalation model are realized.