Interface Engineering on Constructing Physical and Chemical Stable Solid-State Electrolyte Toward Practical Lithium Batteries

Abstract

Solid-state lithium batteries (SSLBs) with high safety have emerged to meet the increasing energy density demands of electric vehicles, hybrid electric vehicles, and portable electronic devices. However, the dendrite formation, high interfacial resistance, and deleterious interfacial reactions caused by solid–solid contact between electrode and electrolyte have hindered the commercialization of SSLBs. Thus, in this review, the state-of-the-art developments in the rational design of solid-state electrolyte and their progression toward practical applications are reviewed. First, the origin of interface instability and the sluggish charge carrier transportation in solid–solid interface are presented. Second, various strategies toward stabilizing interfacial stability (reducing interfacial resistance, suppressing lithium dendrites, and side reactions) are summarized from the physical and chemical perspective, including building protective layer, constructing 3D and gradient structures, etc. Finally, the remaining challenges and future development trends of solid-state electrolyte are prospected. This review provides a deep insight into solving the interfacial instability issues and promising solutions to enable practical high-energy-density lithium metal batteries.

Keywords

dendrite formation / high energy density / interface instability / interfacial resistance / solid-state electrolyte

References

[1] E. Fan, L. Li, Z. Wang, J. Lin, Y. Huang, Y. Yao, R. Chen, F. Wu, Chem. Rev. 2020, 120, 7020.

[2] B. Dunn, H. Kamath, J. Tarascon, Science 2011, 334, 928.

[3] K. Liu, Y. L. D. Lin, A. Pei, Y. Cui, Sci. Adv. 2018, 4, eaas9820.

[4] S. Liu, L. Kang, J. Henzie, J. Zhang, J. Ha, M. A. Amin, M. S. A. Hossain, S. C. Jun, Y. Yamauchi, ACS Nano 2021, 15, 18931.

[5] J. Liu, Z. Bao, Y. Cui, E. J. Dufek, J. B. Goodenough, P. Khalifah, Q. Li, B. Y. Liaw, P. Liu, A. Manthiram, Y. S. Meng, V. R. Subramanian, M. F. Toney, V. V. Viswanathan, M. S. Whittingham, J. Xiao, W. Xu, J. Yang, X. Yang, J. Zhang, Nat. Energy 2019, 4, 180.

[6] M. Li, J. Lu, Z. Chen, K. Amine, Adv. Mater. 2018, 30, 1800561.

[7] S. Liu, L. Kang, S. C. Jun, Adv. Mater. 2021, 33, 2004689.

[8] Z. Shen, Y. Cheng, S. Sun, X. Ke, L. Liu, Z. Shi, Carbon Energy 2021, 3, 482.

[9] B. Wu, J. Luxa, J. Šturala, S. Wei, L. Děkanovský, A. K. Parameswaran, M. Li, Z. Sofer, Energy Environ. Mater. 2023, 6, e12530.

[10] S. Liu, L. Kang, J. Zhang, S. C. Jun, Y. Yamauchi, ACS Energy Lett. 2021, 6, 4127.

[11] D. Lin, Y. Liu, Y. Cui, Nat. Nanotechnol. 2017, 12, 194.

[12] H. Zhang, L. Zhou, X. Du, J. Zhang, S. Tian, T. Liu, J. Zhang, S. Hu, W. Song, X. Zhou, G. Cui, Carbon Energy 2022, 4, 1093.

[13] P. Poizot, J. Gaubicher, S. Renault, L. Dubois, Y. Liang, Y. Yao, Chem. Rev. 2020, 120, 6490.

[14] Q. Zhao, S. Stalin, C. Z. Zhao, L. A. Archer, Nat. Rev. Mater. 2020, 5, 229.

[15] C. Wang, K. Fu, S. P. Kammampata, D. W. McOwen, A. J. Samson, L. Zhang, G. T. Hitz, A. M. Nolan, E. D. Wachsman, Y. Mo, V. Thangadurai, L. Hu, Chem. Rev. 2020, 120, 4257.

[16] L. Zuo, D. Lu, T. Yang, D. Yue, W. Li, Q. Ma, Y. Chen, C. Zheng, X. Wu, Carbon Neutralization 2022, 1, 316.

[17] D. E. Fenton, J. M. Parker, P. V. Wright, Polymer 1973, 14, 589.

[18] H. J. Xu, G. Cao, Y. Shen, Y. Yu, J. Hu, Z. Wang, G. Shao, Energy Environ. Mater. 2022, 5, 852.

[19] N. Kamaya, K. Homma, Y. Yamakawa, M. Hirayama, R. Kanno, M. Yonemura, T. Kamiyama, Y. Kato, S. Hama, K. Kawamoto, A. Mitsui, Nat. Mater. 2011, 10, 682.

[20] Y. Kato, S. Hori, T. Saito, K. Suzuki, M. Hirayama, A. Mitsui, M. Yonemura, H. Iba, R. Kanno, Nat. Energy 2016, 1, 16030.

[21] S. Su, J. Ma, L. Zhao, K. Lin, Q. Li, S. Lv, F. Kang, Y. B. He, Carbon Energy 2021, 3, 866.

[22] J. Ma, Y. Wu, H. Jiang, X. Yao, F. Zhang, X. Hou, X. Feng, H. Xiang, Energy Environ. Mater. 2023, 6, e12370.

[23] M. Lucero, S. Qiu, Z. Feng, Carbon Energy. 2021, 3, 762.

[24] W. Liu, C. Yi, L. Li, S. Liu, Q. Gui, D. Ba, Y. Li, D. Peng, J. Liu, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 12931.

[25] M. Yokota, T. Matsunaga, J. Power Sources 2021, 12, 100078.

[26] Y. Gong, J. Zhang, L. Jiang, J. A. Shi, Q. Zhang, Z. Yang, D. Zou, J. Wang, X. Yu, R. Xiao, Y. S. Hu, L. Gu, H. Li, L. Chen, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 4274.

[27] E. M. Hitz, H. Xie, Y. Lin, J. W. Connell, G. W. Rubloff, C. F. Lin, L. Hu, Small Struct. 2021, 2, 2100014.

[28] M. H. He, Z. H. Cui, C. Chen, Y. Q. Li, X. X. Guo, J. Mater. Chem. A 2018, 6, 11463.

[29] N. J. Taylor, S. Stangeland-Molo, C. G. Haslam, A. Sharafi, T. Thompson, M. Wang, R. Garcia-Mendez, J. Sakamoto, J. Power Sources 2018, 396, 314.

[30] Y. G. Lee, S. Fujiki, C. Jung, N. Suzuki, N. Yashiro, R. Omoda, D. S. Ko, T. Shiratsuchi, T. Sugimoto, S. Ryu, J. H. Ku, T. Watanabe, Y. Park, Y. Aihara, D. Im, I. T. Han, Nat. Energy 2020, 5, 299.

[31] X. Wang, H. Zhai, B. Qie, Q. Cheng, A. Li, J. Borovilas, B. Xu, C. Shi, T. Jin, X. Liao, Y. Li, X. He, S. Du, Y. Fu, M. Dontigny, K. Zaghib, Y. Yang, Nano Energy 2019, 60, 205.

[32] X. Xu, G. Hou, X. Nie, Q. Ai, Y. Liu, J. Feng, L. Zhang, P. Si, S. Guo, L. Ci, J. Power Sources 2018, 400, 212.

[33] D. M. Shin, J. E. Bachman, M. K. Taylor, J. Kamcev, J. G. Park, M. E. Ziebel, E. Velasquez, N. N. Jarenwattananon, G. K. Sethi, Y. Cui, J. R. Long, Adv. Mater. 2020, 32, 1905771.

[34] H. Ji, Z. Yao, K. Chen, C. Li, Energy Storage Mater. 2020, 28, 37.

[35] L. Wang, H. Shi, Y. Xie, Z. S. Wu, Carbon Neutralization 2023, 2, 262.

[36] J. Y. Liang, X. X. Zeng, X. D. Zhang, T. T. Zuo, M. Yan, Y. X. Yin, J. L. Shi, X. W. Wu, Y. G. Guo, L. J. Wan, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 9165.

[37] K. Liu, R. H. Zhang, J. Sun, M. Wu, T. S. Zhao, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 46930.

[38] Y. Zhu, J. Cao, H. Chen, Q. Yu, B. Li, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 6832.

[39] C. Cao, Y. Zhong, B. Chen, R. Cai, Z. Shao, Small Struct. 2023, 4, 2200374.

[40] Z. Xu, T. Yang, X. Chu, H. Su, Z. Wang, N. Chen, B. Gu, H. Zhang, W. Deng, H. Zhang, W. Yang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 10341.

[41] M. Keller, A. Barzi, S. Passerini, J. Power Sources 2018, 392, 206.

[42] M. Keller, G. B. Appetecchi, G. T. Kim, V. Sharova, M. Schneider, J. Schuhmacher, A. Roters, S. Passerini, J. Power Sources 2017, 353, 287.

[43] A. Wang, J. Li, M. Yi, Y. Xie, S. Chang, H. Shi, L. Zhang, M. Bai, Y. Zhou, Y. Lai, Z. Zhang, Energy Storage Mater. 2022, 49, 246.

[44] G. Li, S. Liu, Z. Liu, Y. Zhao, Small 2021, 17, e2102196.

[45] Q. Dai, J. Yao, C. Du, H. Ye, Z. Gao, J. Zhao, J. Chen, Y. Su, H. Li, X. Fu, J. Yan, D. Zhu, X. Zhang, M. Li, Z. Luo, H. Qiu, Q. Huang, L. Zhang, Y. Tang, J. Huang, Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2208682.

[46] J. He, A. Bhargav, A. Manthiram, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202116586.

[47] H. Liu, X. B. Cheng, J. Q. Huang, H. Yuan, Y. Lu, C. Yan, G. L. Zhu, R. Xu, C. Z. Zhao, L. P. Hou, C. He, S. Kaskel, Q. Zhang, ACS Energy Lett. 2020, 5, 833.

[48] Z. Lin, C. Liang, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 936.

[49] T. Famprikis, P. Canepa, J. A. Dawson, M. S. Islam, C. Masquelier, Nat. Mater. 2019, 18, 1278.

[50] X. Chen, W. He, L. X. Ding, S. Wang, H. Wang, Energy Environ. Sci. 2019, 12, 938.

[51] J. Kasemchainan, S. Zekoll, D. Spencer Jolly, Z. Ning, G. O. Hartley, J. Marrow, P. G. Bruce, Nat. Mater. 2019, 18, 1105.

[52] L. Porz, T. Swamy, B. W. Sheldon, D. Rettenwander, T. Frömling, H. L. Thaman, S. Berendts, R. Uecker, W. C. Carter, Y. M. Chiang, Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1701003.

[53] D. Cao, X. Sun, Q. Li, A. Natan, P. Xiang, H. Zhu, Matter 2020, 3, 57.

[54] K. Nie, Y. Hong, J. Qiu, Q. Li, X. Yu, H. Li, L. Chen, Front. Chem. 2018, 6, 616.

[55] R. Koerver, W. Zhang, L. de Biasi, S. Schweidler, A. O. Kondrakov, S. Kolling, T. Brezesinski, P. Hartmann, W. G. Zeier, J. Janek, Energy Environ. Sci. 2018, 11, 2142.

[56] T. Krauskopf, H. Hartmann, W. G. Zeier, J. Janek, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 14463.

[57] N. J. J. de Klerk, M. Wagemaker, ACS Appl. Energy Mater. 2018, 1, 3230.

[58] J. Sang, B. Tang, Y. Qiu, Y. Fang, K. Pan, Z. Zhou, Energy Environ. Mater. 2023, 6, e12670.

[59] R. Xu, S. Xu, F. Wang, R. Xiao, P. Tang, X. Zhang, S. Bai, Z. Sun, F. Li, Small Struct. 2023, 4, 2200206.

[60] C. Z. Zhao, X. Q. Zhang, X. B. Cheng, R. Zhang, R. Xu, P. Y. Chen, H. J. Peng, J. Q. Huang, Q. Zhang, Proc. Natl Acad. Sci. USA 2017, 114, 11069.

[61] L. Yang, Z. Wang, Y. Feng, R. Tan, Y. Zuo, R. Gao, Y. Zhao, L. Han, Z. Wang, F. Pan, Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1701437.

[62] X. Zhang, S. Wang, C. Xue, C. Xin, Y. Lin, Y. Shen, L. Li, C. W. Nan, Adv. Mater. 2019, 31, 1806082.

[63] Y. Gao, Z. Yan, J. L. Gray, X. He, D. Wang, T. Chen, Q. Huang, Y. C. Li, H. Wang, S. H. Kim, T. E. Mallouk, D. Wang, Nat. Mater. 2019, 18, 384.

[64] J. Liu, H. Yuan, H. Liu, C. Z. Zhao, Y. Lu, X. B. Cheng, J. Q. Huang, Q. Zhang, Adv. Energy Mater. 2022, 12, 2100748.

[65] S. Liang, Y. Shi, T. Ma, W. Yan, S. Qin, Y. Wang, Y. Zhu, H. Wang, Y. Wu, ChemElectroChem 2019, 6, 5413.

[66] J. Bae, Y. Li, J. Zhang, X. Zhou, F. Zhao, Y. Shi, J. B. Goodenough, G. Yu, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2096.

[67] R. Naderi, A. Gurung, Z. Zhou, G. Varnekar, K. Chen, J. Zai, X. Qian, Q. Qiao, Adv. Sustain. Syst. 2017, 1, 1700043.

[68] X. B. Cheng, C. Z. Zhao, Y. X. Yao, H. Liu, Q. Zhang, Chem 2019, 5, 74.

[69] W. Zhou, Y. Zhu, N. Grundish, X. Sen, S. Wang, Y. You, N. Wu, J. Gao, Z. Cui, Y. Li, J. B. Goodenough, Nano Energy 2018, 53, 926.

[70] S. J. Chen, Y. R. Zhao, J. Yang, L. L. Yao, X. X. Xu, Ionics 2017, 23, 2603.

[71] W. Li, B. Song, A. Manthiram, Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 3006.

[72] J. Sang, B. Tang, K. Pan, Y. B. He, Z. Zhou, Acc. Mater. Res. 2023, 4, 472.

[73] L. Chen, J. Zhang, R. A. Tong, J. Zhang, H. Wang, G. Shao, C. A. Wang, Small 2022, 18, e2106142.

[74] K. Lee, S. Han, J. Lee, S. Lee, J. Kim, Y. Ko, S. Kim, K. Yoon, J. H. Song, J. H. Noh, K. Kang, ACS Energy Lett. 2021, 7, 381.

[75] J. Su, M. Pasta, Z. Ning, X. Gao, P. G. Bruce, C. R. M. Grovenor, Energy Environ. Sci. 2022, 15, 3805.

[76] X. Jin, Z. Cai, X. Zhang, J. Yu, Q. He, Z. Lu, M. Dahbi, J. Alami, J. Lu, K. Amine, H. Zhang, Adv. Mater. 2022, 34, 2200181.

[77] T. Jiang, P. He, Y. Liang, L. Z. Fan, Chem. Eng. J. 2021, 421, 129965.

[78] O. Sheng, H. Hu, T. Liu, Z. Ju, G. Lu, Y. Liu, J. Nai, Y. Wang, W. Zhang, X. Tao, Adv. Funct. Mater. 2021, 32, 2111026.

[79] J. Chen, X. Fan, Q. Li, H. Yang, M. R. Khoshi, Y. Xu, S. Hwang, L. Chen, X. Ji, C. Yang, H. He, C. Wang, E. Garfunkel, D. Su, O. Borodin, C. Wang, Nat. Energy 2020, 5, 386.

[80] C. Wang, H. Wu, Z. Chen, M. T. McDowell, Y. Cui, Z. Bao, Nat. Chem. 2013, 5, 1042.

[81] P. Parikh, M. Sina, A. Banerjee, X. Wang, M. S. D’Souza, J. M. Doux, E. A. Wu, O. Y. Trieu, Y. Gong, Q. Zhou, K. Snyder, Y. S. Meng, Chem. Mater. 2019, 31, 2535.

[82] W. Yan, Z. Mu, Z. Wang, Y. Huang, D. Wu, P. Lu, J. Lu, J. Xu, Y. Wu, T. Ma, M. Yang, X. Zhu, Y. Xia, S. Shi, L. Chen, H. Li, F. Wu, Nat. Energy 2023, 8, 800.

[83] X. Cai, W. Liu, S. Yang, S. Zhang, Q. Gao, X. Yu, J. Li, H. Wang, Y. Fang, Adv. Mater. Interfaces 2019, 6, 1801800.

[84] C. Y. Chou, G. S. Hwang, Chem. Mater. 2013, 25, 3435.

[85] W. S. Chang, C. M. Park, J. H. Kim, Y. U. Kim, G. Jeong, H. J. Sohn, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6895.

[86] N. Liu, K. Huo, M. T. McDowell, J. Zhao, Y. Cui, Sci. Rep. 2013, 3, 1919.

[87] B. Gao, S. Sinha, L. Fleming, O. Zhou, Adv. Mater. 2001, 13, 816.

[88] Z. Favors, W. Wang, H. H. Bay, A. George, M. Ozkan, C. S. Ozkan, Sci. Rep. 2014, 4, 4605.

[89] S. Xu, J. Zhou, J. Wang, S. Pathiranage, N. Oncel, P. Robert Ilango, X. Zhang, M. Mann, X. Hou, Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 202101645.

[90] J. Wang, H. Zhao, J. He, C. Wang, J. Wang, J. Power Sources 2011, 196, 4811.

[91] H. Zhao, X. Ding, N. Zhang, X. Chen, J. Xu, P. He, Adv. Mater. Interfaces 2022, 9, 2102489.

[92] Z. Liu, D. Guan, Q. Yu, L. Xu, Z. Zhuang, T. Zhu, D. Zhao, L. Zhou, L. Mai, Energy Storage Mater. 2018, 13, 112.

[93] H. Pan, M. Zhang, Z. Cheng, H. Jiang, J. Yang, P. Wang, P. He, H. Zhou, Sci. Adv. 2022, 8, eabn4372.

[94] Y. Huang, B. Shao, F. Han, J. Mater. Chem. A 2022, 10, 12350.

[95] T. Krauskopf, B. Mogwitz, C. Rosenbach, W. G. Zeier, J. Janek, Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1902568.

[96] A. L. Santhosha, L. Medenbach, J. R. Buchheim, P. Adelhelm, Batter. Supercaps 2019, 2, 524.

[97] C. Hänsel, B. Singh, D. Kiwic, P. Canepa, D. Kundu, Chem. Mater. 2021, 33, 6029.

[98] B. Liu, L. Zhang, S. Xu, D. W. McOwen, Y. Gong, C. Yang, G. R. Pastel, H. Xie, K. Fu, J. Dai, C. Chen, E. D. Wachsman, L. Hu, Energy Storage Mater. 2018, 14, 376.

[99] Y. Yang, H. Chen, J. Wan, R. Xu, P. Zhang, W. Zhang, S. T. Oyakhire, S. C. Kim, D. T. Boyle, Y. Peng, Y. Ma, Y. Cui, Adv. Energy Mater. 2022, 12, 2201160.

[100] T. Inoue, K. Mukai, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 1507.

[101] L. Miara, A. Windmüller, C. L. Tsai, W. D. Richards, Q. Ma, S. Uhlenbruck, O. Guillon, G. Ceder, ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 26842.

[102] M. Gellert, E. Dashjav, D. Grüner, Q. Ma, F. Tietz, Ionics 2018, 24, 1001.

[103] S. Seki, Chem. Select. 2017, 2, 3848.

[104] J. Chai, Z. Liu, J. Ma, J. Wang, X. Liu, H. Liu, J. Zhang, G. Cui, L. Chen, Adv. Sci. 2017, 4, 1600377.

[105] X. D. Zhang, F. S. Yue, J. Y. Liang, J. L. Shi, H. Li, Y. G. Guo, Small Struct. 2020, 1, 2000042.

[106] J. Y. Liang, X. X. Zeng, X. D. Zhang, P. F. Wang, J. Y. Ma, Y. X. Yin, X. W. Wu, Y. G. Guo, L. J. Wan, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 6767.

[107] W. Zhou, Z. Wang, Y. Pu, Y. Li, S. Xin, X. Li, J. Chen, J. B. Goodenough, Adv. Mater. 2019, 31, 1805574.

[108] R. Koerver, I. Aygün, T. Leichtwei, C. Dietrich, W. Zhang, J. O. Binder, P. Hartmann, W. G. Zeier, J. Janek, Chem. Mater. 2017, 29, 5574.

[109] D. Hlushkou, A. E. Reising, N. Kaiser, S. Spannenberger, S. Schlabach, Y. Kato, B. Roling, U. Tallarek, J. Power Sources 2018, 396, 363.

[110] M. M. Besli, S. Xia, S. Kuppan, Y. Huang, M. Metzger, A. K. Shukla, G. Schneider, S. Hellstrom, J. Christensen, M. M. Doeff, Y. Liu, Chem. Mater. 2019, 31, 491.

[111] C. Fu, S. Lou, X. Xu, C. Cui, C. Li, P. Zuo, Y. Ma, G. Yin, Y. Gao, Chem. Eng. J. 2020, 392, 123665.

[112] C. Z. Zhao, Q. Zhao, X. Liu, J. Zheng, S. Stalin, Q. Zhang, L. A. Archer, Adv. Mater. 2020, 32, 1905629.

[113] X. Wang, H. Zhu, G. W. Greene, Y. Zhou, M. Yoshizawa-Fujita, Y. Miyachi, M. Armand, M. Forsyth, J. M. Pringle, P. C. Howlett, Adv. Mater. Technol. 2017, 2, 1700046.

[114] G. Bucci, T. Swamy, Y. M. Chiang, W. C. Carter, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 19422.

[115] M. F. Groh, M. J. Sullivan, M. W. Gaultois, O. Pecher, K. J. Griffith, C. P. Grey, Chem. Mater. 2018, 30, 5886.

[116] M. Fingerle, R. Buchheit, S. Sicolo, K. Albe, R. Hausbrand, Chem. Mater. 2017, 29, 7675.

[117] L. Fan, S. Wei, S. Li, Q. Li, Y. Lu, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1702657.

[118] J. Haruyama, K. Sodeyama, L. Han, K. Takada, Y. Tateyama, Chem. Mater. 2014, 26, 4248.

[119] L. P. Wang, X. D. Zhang, T. S. Wang, Y. X. Yin, J. L. Shi, C. R. Wang, Y. G. Guo, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1801528.

[120] K. Nagao, A. Hayashi, M. Deguchi, H. Tsukasaki, S. Mori, M. Tatsumisago, J. Power Sources 2017,

[121] W. Cho, J. Park, K. Kim, J.-S. Yu, G. Jeong, Small 2019, 14, 1902138.

[122] W. Zhang, F. H. Richter, S. P. Culver, T. Leichtweiss, J. G. Lozano, C. Dietrich, P. G. Bruce, W. G. Zeier, J. Janek, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 22226.

[123] K. Chen, K. Yamamoto, Y. Orikasa, T. Uchiyama, Y. Ito, S. Yubuchi, A. Hayashi, M. Tatsumisago, K. Nitta, T. Uruga, Y. Uchimoto, Solid State Ionics 2018, 327, 150.

[124] K. Kim, J. Park, G. Jeong, J. S. Yu, Y. C. Kim, M. S. Park, W. Cho, R. Kanno, ChemSusChem 2019, 12, 2637.

[125] C. Wang, X. Li, Y. Zhao, M. N. Banis, J. Liang, X. Li, Y. Sun, K. R. Adair, Q. Sun, Y. Liu, F. Zhao, S. Deng, X. Lin, R. Li, Y. Hu, T. K. Sham, H. Huang, L. Zhang, R. Yang, S. Lu, X. Sun, Small Methods 2019, 3, 1900261.

[126] J. Auvergniot, A. Cassel, J. B. Ledeuil, V. Viallet, V. Seznec, R. Dedryvère, Chem. Mater. 2017, 29, 3883.

[127] H. S. Kim, Y. Oh, K. H. Kang, J. H. Kim, J. Kim, C. S. Yoon, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 16063.

[128] K. Park, B. C. Yu, J. W. Jung, Y. Li, W. Zhou, H. Gao, S. Son, J. B. Goodenough, Chem. Mater. 2016, 28, 8051.

[129] J. Ma, G. Zhong, P. Shi, Y. Wei, K. Li, L. Chen, X. Hao, Q. Li, K. Yang, C. Wang, W. Lv, Q. H. Yang, Y. B. He, F. Kang, Energy Environ. Sci. 2022, 15, 1503.

[130] C. Yang, Q. Wu, W. Xie, X. Zhang, A. Brozena, J. Zheng, M. N. Garaga, B. H. Ko, Y. Mao, S. He, Y. Gao, P. Wang, M. Tyagi, F. Jiao, R. Briber, P. Albertus, C. Wang, S. Greenbaum, Y. Y. Hu, A. Isogai, M. Winter, K. Xu, Y. Qi, L. Hu, Nature 2021, 598, 590.

[131] F. Han, J. Yue, C. Chen, N. Zhao, X. Fan, Z. Ma, T. Gao, F. Wang, X. Guo, C. Wang, Joule 2018, 2, 497.

[132] Q. Li, X. Zhang, J. Peng, Z. Wang, Z. Rao, Y. Li, Z. Li, C. Fang, J. Han, Y. Huang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 21018.

[133] B. Li, Q. Su, C. Liu, Q. Wang, M. Zhang, S. Ding, G. Du, B. Xu, J. Power Sources 2021, 496, 229835.

[134] N. Ohta, K. Takada, I. Sakaguchi, L. Zhang, R. Ma, K. Fukuda, M. Osada, T. Sasaki, Electrochem. Commun. 2007, 9, 1486.

[135] K. Okada, N. Machida, M. Naito, T. Shigematsu, S. Ito, S. Fujiki, M. Nakano, Y. Aihara, Solid State Ionics 2014, 255, 120.

[136] K. Takada, N. Ohta, L. Zhang, K. Fukuda, I. Sakaguchi, R. Ma, M. Osada, T. Sasaki, Solid State Ionics 2008, 179, 1333.

[137] Y. Lin, M. Wu, J. Sun, L. Zhang, Q. Jian, T. Zhao, Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2101612.

[138] Z. Zhang, S. Chen, X. Yao, P. Cui, J. Duan, W. Luo, Y. Huang, X. Xu, Energy Storage Mater. 2020, 24, 714.

[139] S. Chen, L. Nie, X. Hu, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Yu, W. Liu, Adv. Mater. 2022, 34, e2200430.

[140] M. A. Igor, M. M. Ibañez, J. M. L. Amo, E. S. Diez, D. Shanmukaraj, E. Dumont, M. Armand, F. Aguesse, P. L. Aranguren, Energy Storage Mater. 2022, 45, 578.

[141] Y. Hu, L. Li, H. Tu, X. Yi, J. Wang, J. Xu, W. Gong, H. Lin, X. Wu, M. Liu, Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2203336.

[142] S. Wu, Y. Yao, X. Nie, Z. Yu, Y. Yu, F. Huang, Small 2022, 18, e2202651.

[143] H. Li, M. Li, S. H. Siyal, M. Zhu, J. L. Lan, G. Sui, Y. Yu, W. Zhong, X. Yang, J. Memb. Sci. 2018, 555, 169.

[144] O. Sheng, C. Jin, Z. Ju, J. Zheng, T. Liu, Y. Liu, Y. Wang, J. Luo, X. Tao, J. Nai, Nano Lett. 2022, 22, 8346.

[145] H. Huo, Y. Chen, J. Luo, X. Yang, X. Guo, X. Sun, Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1804004.

[146] C. Cheng, H. Liu, C. Ouyang, N. Hu, G. Zha, H. Hou, Compos. Commun. 2022, 33, 101217.

[147] J. Yin, X. Xu, S. Jiang, H. Wu, L. Wei, Y. Li, J. He, K. Xi, Y. Gao, Chem. Eng. J. 2022, 431, 133352.

[148] L. Du, B. Zhang, W. Deng, Y. Cheng, L. Xu, L. Mai, Adv. Energy Mater. 2022, 12, 2200501.

[149] X. Wang, Y. Zhang, X. Zhang, T. Liu, Y. H. Lin, L. Li, Y. Shen, C. W. Nan, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 24791.

[150] X. Li, L. Yang, D. Shao, K. Luo, L. Liu, Z. Wu, Z. Luo, X. Wang, J. Appl. Polym. Sci. 2020, 137, 48810.

[151] J. Yu, C. Wang, S. Li, N. Liu, J. Zhu, Z. Lu, Small 2019, 15, 1902729.

[152] P. Zhu, C. Yan, J. Zhu, J. Zang, Y. Li, H. Jia, X. Dong, Z. Du, C. Zhang, N. Wu, M. Dirican, X. Zhang, Energy Storage Mater. 2019, 17, 220.

[153] S. Luo, Z. Wang, A. Fan, X. Liu, H. Wang, W. Ma, L. Zhu, X. Zhang, J. Power Sources 2021, 485, 229325.

[154] Z. Huang, W. Pang, P. Liang, Z. Jin, N. Grundish, Y. Li, C. A. Wang, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 16425.

[155] A. Li, X. Liao, H. Zhang, L. Shi, P. Wang, Q. Cheng, J. Borovilas, Z. Li, W. Huang, Z. Fu, M. Dontigny, K. Zaghib, K. Myers, X. Chuan, X. Chen, Y. Yang, Adv. Mater. 2020, 32, 1905517.

[156] X. Li, D. Wang, H. Wang, H. Yan, Z. Gong, Y. Yang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 22745.

[157] J. Bae, Y. Li, F. Zhao, X. Zhou, Y. Ding, G. Yu, Energy Storage Mater. 2018, 15, 46.

[158] S. J. Liu, H. R. Shan, S. H. Xia, J. H. Yan, J. Y. Yu, B. Ding, ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 31439.

[159] L. Zhu, P. H. Zhu, Q. X. Fang, M. X. Jing, X. Q. Shen, L. Z. Yang, Electrochim. Acta 2018, 292, 718.

[160] P. Zhu, C. Y. Yan, M. Dirican, J. D. Zhu, J. Zang, R. K. Selvan, C. C. Chung, H. Jia, Y. Li, Y. Kiyak, N. Q. Wu, X. W. Zhang, J. Mater. Chem. A 2018, 6, 4279.

[161] Y. Zhang, X. Wang, W. Feng, Y. Zhen, P. Zhao, Z. Cai, L. Li, Ionics 2019, 25, 1471.

[162] L. Zhu, P. H. Zhu, S. S. Yao, X. Q. Shen, F. Y. Tu, Int. J. Energy Res. 2019, 43, 4854.

[163] T. Jiang, P. He, G. Wang, Y. Shen, C. W. Nan, L. Z. Fan, Adv. Energy Mater. 2020, 10, 1903376.

[164] H. Xu, X. Zhang, J. Y. Jiang, M. Li, Y. Shen, Solid State Ionics 2020, 347, 115227.

[165] W. Liu, N. Liu, J. Sun, P. C. Hsu, Y. Li, H. W. Lee, Y. Cui, Nano Lett. 2015, 15, 2740.

[166] T. Yang, J. Zheng, Q. Cheng, Y. Y. Hu, C. K. Chan, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 21773.

[167] W. Liu, S. W. Lee, D. Lin, F. Shi, S. Wang, A. D. Sendek, Y. Cui, Nat. Energy 2017, 2, 17035.

[168] D. Li, L. Chen, T. Wang, L. Z. Fan, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 7069.

[169] Y. Zhao, J. H. Yan, W. P. Cai, Y. M. Lai, J. Song, J. Y. Yu, B. Ding, Energy Storage Mater. 2019, 23, 306.

[170] B. Y. Li, Q. M. Su, L. T. Yu, D. Wang, S. K. Ding, M. Zhang, G. H. Du, B. S. Xu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 42206.

[171] J. Zhang, Y. Xiang, M. I. Jamil, J. Lu, Q. Zhang, X. Zhan, F. Chen, J. Membr. Sci. 2018, 564, 753.

[172] Y. Li, W. Zhang, Q. Q. Dou, K. W. Wong, K. M. Ng, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 3391.

[173] W. Zhang, J. Nie, F. Li, Z. L. Wang, C. Sun, Nano Energy 2018, 45, 413.

[174] J. Ju, Y. Wang, B. Chen, J. Ma, S. Dong, J. Chai, H. Qu, L. Cui, X. Wu, G. Cui, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 13588.

[175] C. Y. Yan, P. Zhu, H. Jia, Z. Du, J. D. Zhu, R. Orenstein, H. Cheng, N. Q. Wu, M. Dirican, X. Zhang, Energy Storage Mater. 2020, 26, 448.

[176] X. Liu, S. Peng, S. Gao, Y. Cao, Q. You, L. Zhou, Y. Jin, Z. Liu, J. Liu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 15691.

[177] C. Niu, J. Liu, G. Chen, C. Liu, T. Qian, J. Zhang, B. Cao, W. Shang, Y. Chen, J. Han, J. Du, Y. Chen, J. Power Sources 2019, 417, 70.

[178] F. Ma, Z. Zhang, W. Yan, X. Ma, D. Sun, Y. Jin, X. Chen, K. He, ACS Sustain. Chem. Eng. 2019, 7, 4675.

[179] M. X. Jing, H. Yang, C. Han, F. Chen, W. Y. Yuan, B. W. Ju, F. Y. Tu, X. Q. Shen, S. B. Qin, Ceram. Int. 2019, 45, 18614.

[180] W. Ping, C. Wang, R. Wang, Q. Dong, Z. Lin, A. H. Brozena, J. Dai, J. Luo, L. Hu, Sci. Adv. 2020, 6, eabc8641.

[181] G. Liu, J. Shi, M. Zhu, W. Weng, L. Shen, J. Yang, X. Yao, Energy Storage Mater. 2021, 38, 249.

[182] J. Bian, H. Yuan, M. Li, S. Ling, B. Deng, W. Luo, X. Chen, L. Yin, S. Li, L. Kong, R. Zhao, H. Lin, W. Xia, Y. Zhao, Z. Lu, Front. Chem. 2021, 9, 744417.

[183] G. L. Zhu, C. Z. Zhao, H. J. Peng, H. Yuan, J. K. Hu, H. X. Nan, Y. Lu, X. Y. Liu, J. Q. Huang, C. He, J. Zhang, Q. Zhang, Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2101985.

[184] X. Li, W. Chen, Q. Qian, H. Huang, Y. Chen, Z. Wang, Q. Chen, J. Yang, J. Li, Y. W. Mai, Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2000845.

[185] N. Peng, W. Kou, W. Wu, S. Guo, Y. Wang, J. Wang, Energy Environ. Mater. 2021, 6, e12280.

[186] Z. Li, S. Wang, J. Shi, Y. Liu, S. Zheng, H. Zou, Y. Chen, W. Kuang, K. Ding, L. Chen, Y. Lan, Y. Cai, Q. Zheng, Energy Storage Mater. 2022, 47, 262.

[187] Z. Zhang, Y. Huang, G. Zhang, L. Chao, Energy Storage Mater. 2021, 41, 631.

[188] W. Zha, J. Li, W. Li, C. Sun, Z. Wen, Chem. Eng. J. 2021, 406, 126754.

[189] R. Fan, W. Liao, S. Fan, D. Chen, J. Tang, Y. Yang, C. Liu, Adv. Sci. 2022, 9, 2104506.

[190] W. Lei, H. Li, Y. Tang, H. Shao, Carbon Energy 2022, 4, 539.

[191] X. Zhang, J. Xie, F. Shi, D. Lin, Y. Liu, W. Liu, A. Pei, Y. Gong, H. Wang, K. Liu, Y. Xiang, Y. Cui, Nano Lett. 2018, 18, 3829.

[192] J. Liu, Y. Zhang, H. Ji, J. Zhang, P. Zhou, Y. Cao, J. Zhou, C. Yan, T. Qian, Adv. Sci. 2022, 9, 2200390.

[193] G. Wang, H. Liu, Y. Liang, C. Wang, L. Z. Fan, Energy Storage Mater. 2022, 45, 1212.

[194] X. Zuo, Y. Cheng, L. Xu, R. Chen, F. Liu, H. Zhang, L. Mai, Energy Storage Mater. 2022, 46, 570.

RIGHTS & PERMISSIONS

2024 The Authors. Energy & Environmental Materials published by John Wiley & Sons Australia, Ltd on behalf of Zhengzhou University.