Ultra-High Nickel Oxides as Cathode Materials for High-Energy Lithium-Ion Batteries

Abstract

Ultra-high nickel layered oxides are currently among the mainstream cathode materials for lithium-ion batteries (LIBs), having garnered extensive research and rapid development due to their high capacity. This review article defines ultra-high nickel oxides with a nickel content of ≥0.9 among transition metal components and proceeds based on this definition. Although high-nickel oxide cathode materials have undergone decades of development, the pursuit of increased capacity in ultra-high nickel oxides inevitably leads to compromised capacity retention, thermal stability, and unavoidable structural degradation, thereby hindering their progression. The review article focuses on summarizing the main challenges currently faced by ultra-high nickel oxides as cathode materials for lithium-ion batteries and as well as the mainstream modification measures. Finally, it is pointed out that the future research on ultra-high nickel oxides should focus on high-entropy modification, adaptation to extreme conditions, and the exploration of new preparation and modification methods. At the same time, efforts should be grounded in practical considerations and guided by target performance, aiming to improve various aspects of material performance for different application fields without compromising the high capacity inherent to ultra-high nickel oxide cathodes.

Keywords

cathode / high-energy density / lithium-ion batteries / ultra-high nickel oxides

References

[1] A. Yoshino, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5798.

[2] L. D. Dyer, B. S. Borie Jr., G. P. Smith, J. Am. Chem. Soc. 1954, 76, 1499.

[3] L. Wang, J. Wang, L. Wang, M. Zhang, R. Wang, C. Zhan, Int. J. Miner. Metall. Mater. 2022, 29, 925.

[4] A. Manthiram, B. Song, W. Li, Energy Storage Mater. 2017, 6, 125.

[5] L. de Biasi, B. Schwarz, T. Brezesinski, P. Hartmann, J. Janek, H. Ehrenberg, Adv. Mater. 2019, 31, 1900985.

[6] M. Jiang, D. L. Danilov, R. A. Eichel, P. H. L. Notten, Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2103005.

[7] J. U. Choi, N. Voronina, Y. K. Sun, S. T. Myung, Adv. Energy Mater. 2020, 10, 202002027.

[8] W. D. Li, E. M. Erickson, A. Manthiram, Nat. Energy 2020, 5, 26.

[9] P. Teichert, G. G. Eshetu, H. Jahnke, E. Figgemeier, Batteries 2020, 6, 8.

[10] G. W. Nam, N. Y. Park, K. J. Park, J. Yang, J. Liu, C. S. Yoon, Y. K. Sun, ACS Energy Lett. 2019, 4, 2995.

[11] S. H. Cui, Y. Wei, T. C. Liu, W. J. Deng, Z. X. Hu, Y. T. Su, H. Li, M. F. Li, H. Guo, Y. D. Duan, W. D. Wang, M. M. Rao, J. X. Zheng, X. W. Wang, F. Pan, Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1501309.

[12] F. Lv, Y. M. Zhang, M. T. Wu, Y. Z. Gu, Small 2022, 18, 2201946.

[13] Y. Wang, G. Cao, Adv. Mater. 2008, 20, 2251.

[14] W. Li, J. Reimers, J. Dahn, Solid State Ion. 1993, 67, 123.

[15] Y. S. Kang, S. Y. Park, K. Ito, Y. Kubo, Y. Shin, D. Y. Kim, D. H. Seo, S. Kim, J. H. Park, S. G. Doo, M. Koh, J. A. Seo, K. Park, J. Power Sources 2021, 490, 229542.

[16] F. Wu, N. Liu, L. Chen, Y. Su, G. Tan, L. Bao, Q. Zhang, Y. Lu, J. Wang, S. Chen, J. Tan, Nano Energy 2019, 59, 50.

[17] F. Wu, N. Liu, L. Chen, N. Li, J. Dong, Y. Lu, G. Tan, M. Xu, D. Cao, Y. Liu, Y. Chen, Y. Su, J. Energy Chem. 2021, 62, 351.

[18] N. Liu, L. Chen, H. Wang, J. Zhao, F. Gao, J. Liu, J. Dong, Y. Lu, N. Li, Q. Shi, Y. Su, F. Wu, Chem. Eng. J. 2023, 472, 145113.

[19] H.-J. Noh, S. Youn, C. S. Yoon, Y.-K. Sun, J. Power Sources 2013, 233, 121.

[20] S. N. Wang, W. B. Hua, A. Missyul, M. S. D. Darma, A. Tayal, S. Indris, H. Ehrenberg, L. J. Liu, M. Knapp, Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2009949.

[21] Z. L. Yu, X. Y. Qu, T. Wan, A. C. Dou, Y. Zhou, X. Q. Peng, M. R. Su, Y. J. Liu, D. W. Chu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 40393.

[22] S. S. Zhang, J. Electrochem. Soc. 2020, 167, 100510.

[23] S. Y. Yin, W. T. Deng, J. Chen, X. Gao, G. Q. Zou, H. S. Hou, X. B. Ji, Nano Energy 2021, 83, 105854.

[24] H.-H. Sun, A. Manthiram, Chem. Mater. 2017, 29, 8486.

[25] D. S. Ko, J. H. Park, S. Park, Y. N. Ham, S. J. Ahn, J. H. Park, H. N. Han, E. Lee, W. S. Jeon, C. Jung, Nano Energy 2019, 56, 434.

[26] H.-H. Ryu, K.-J. Park, C. S. Yoon, Y.-K. Sun, Chem. Mater. 2018, 30, 1155.

[27] G. Fan, Z. Liu, L. Feng, W. Yang, B. Liu, J. Electrochem. Soc. 2018, 165, A1943.

[28] L. Mu, R. Lin, R. Xu, L. Han, S. Xia, D. Sokaras, J. D. Steiner, T.-C. Weng, D. Nordlund, M. M. Doeff, Y. Liu, K. Zhao, H. L. Xin, F. Lin, Nano Lett. 2018, 18, 3241.

[29] S. J. Zheng, R. Huang, Y. Makimura, Y. Ukyo, C. A. J. Fisher, T. Hirayama, Y. Ikuhara, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A357.

[30] J.-H. Kim, H.-H. Ryu, S. J. Kim, C. S. Yoon, Y.-K. Sun, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 30936.

[31] D.-W. Jun, C. S. Yoon, U.-H. Kim, Y.-K. Sun, Chem. Mater. 2017, 29, 5048.

[32] C. Jones, E. Rossen, J. Dahn, Solid State Ion. 1994, 68, 65.

[33] B. Xiao, K. Wang, G.-L. Xu, J. Song, Z. Chen, K. Amine, D. Reed, M. Sui, V. Sprenkle, Y. Ren, P. Yan, X. Li, Adv. Mater. 2019, 31, 1805889.

[34] H.-H. Ryu, B. Namkoong, J.-H. Kim, I. Belharouak, C. S. Yoon, Y.-K. Sun, ACS Energy Lett. 2021, 6, 2726.

[35] B.-G. Chae, S. Y. Park, J. H. Song, E. Lee, W. S. Jeon, Nat. Commun. 2021, 12, 3814.

[36] J. K. Koo, W. T. A. Ran, Y. Yun, J. K. Seo, M. Kim, J. Lee, S. Lee, J. Kim, S. M. Hwang, Y.-J. Kim, J Energy Storage 2022, 51, 104395.

[37] Y. Bi, J. Tao, Y. Wu, L. Li, Y. Xu, E. Hu, B. Wu, J. Hu, C. Wang, J.-G. Zhan, Y. Qi, J. Xiao, Science 2020, 370, 1313.

[38] H. Li, A. Liu, N. Zhang, Y. Wang, S. Yin, H. Wu, J. R. Dahn, Chem. Mater. 2019, 31, 7574.

[39] Y. Mao, X. Wang, S. Xia, K. Zhang, C. Wei, S. Bak, Z. Shadike, X. Liu, Y. Yang, R. Xu, P. Pianetta, S. Ermon, E. Stavitski, K. Zhao, Z. Xu, F. Lin, X.-Q. Yang, E. Hu, Y. Liu, Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1900247.

[40] K.-J. Park, J.-Y. Hwang, H.-H. Ryu, F. Maglia, S.-J. Kim, P. Lamp, C. S. Yoon, Y.-K. Sun, ACS Energy Lett. 2019, 4, 1394.

[41] X. Cheng, Y. Li, T. Cao, R. Wu, M. Wang, H. Liu, X. Liu, J. Lu, Y. Zhang, ACS Energy Lett. 2021, 6, 1703.

[42] J. Hu, L. Li, E. Hu, S. Chae, H. Jia, T. Liu, B. Wu, Y. Bi, K. Amine, C. Wang, J. Zhang, J. Tao, J. Xiao, Nano Energy 2021, 79, 105420.

[43] P. Yan, J. Zheng, M. Gu, J. Xiao, J.-G. Zhang, C.-M. Wang, Nat. Commun. 2017, 8, 14101.

[44] H.-Y. S. Huang, Y.-X. Wang, J. Electrochem. Soc. 2012, 159, A815.

[45] S.-Y. Lee, G.-S. Park, C. Jung, D.-S. Ko, S.-Y. Park, H. G. Kim, S.-H. Hong, Y. Zhu, M. Kim, Adv. Sci. 2019, 6, 1800843.

[46] R. Zhang, C. Wang, M. Ge, H. L. Xin, Nano Lett. 2022, 22, 3818.

[47] Q. Y. Lin, W. H. Guan, J. B. Zhou, J. Meng, W. Huang, T. Chen, Q. Gao, X. Wei, Y. W. Zeng, J. X. Li, Z. Zhang, Nano Energy 2020, 76, 105021.

[48] X. L. Tian, Y. K. Yi, B. R. Fang, P. Yang, T. Wang, P. Liu, L. Qu, M. T. Li, S. Q. Zhang, Chem. Mater. 2020, 32, 9821.

[49] N. Guerrini, L. Jin, J. G. Lozano, K. Luo, A. Sobkowiak, K. Tsuruta, F. Massel, L.-C. Duda, M. R. Roberts, P. G. Bruce, Chem. Mater. 2020, 32, 3733.

[50] N. Li, S. Sallis, J. K. Papp, J. Wei, B. McCloskey, W. Yang, W. Tong, ACS Energy Lett. 2019, 4, 2836.

[51] S. E. Renfrew, B. D. McCloskey, ACS Appl. Energy Mater. 2019, 2, 3762.

[52] D. Streich, C. Erk, A. Gueguen, P. Müller, F. F. Chesneau, E. J. Berg, J. Phys. Chem. C 2017, 121, 13481.

[53] J. Duan, X. Tang, H. Dai, Y. Yang, W. Wu, X. Wei, Y. Huang, Electrochem. Energy Rev. 2020, 3(1), 1.

[54] E. Lee, S. Muhammad, T. Kim, H. Kim, W. Lee, W. S. Yoon, Adv. Sci. 2020, 7, 1902413.

[55] H. S. Liu, Z. R. Zhang, Z. L. Gong, Y. Yang, Electrochem. Solid State Lett. 2004, 7, A190.

[56] M. Aydinol, A. Kohan, G. Ceder, K. Cho, J. Joannopoulos, Phys. Rev. B 1997, 56, 1354.

[57] B. K. Zhang, Z. Z. Li, Q. Li, Z. Lin, J. Liu, F. Pan, Chin. J. Struct. Chem. 2020, 39, 189.

[58] D. H. Cho, C. H. Jo, W. Cho, Y. J. Kim, H. Yashiro, Y. K. Sun, S. T. Myung, J. Electrochem. Soc. 2014, 161, A920.

[59] J. Y. Li, C. H. Chang, A. Manthiram, Chem. Mater. 2020, 32, 759.

[60] C. Delmas, M. Ménétrier, L. Croguennec, I. Saadoune, A. Rougier, C. Pouillerie, G. Prado, M. Grüne, L. Fournès, Electrochim. Acta 1999, 45, 243.

[61] W. Liu, P. Oh, X. Liu, M. J. Lee, W. Cho, S. Chae, Y. Kim, J. Cho, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 4440.

[62] Y. Y. Wang, Y. Y. Wang, S. Liu, G. R. Li, Z. Zhou, N. Xu, M. T. Wu, X. P. Gao, Energy Environ. Mater. 2022, 5, 1260.

[63] Y. Y. Wang, M. Y. Gao, S. Liu, G. R. Li, X. P. Gao, ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 7343.

[64] G. V. Zhuang, G. Y. Chen, J. Shim, X. Y. Song, P. N. Ross, T. J. Richardson, J. Power Sources 2004, 134, 293.

[65] C. Wang, L. Han, R. Zhang, H. Cheng, L. Mu, K. Kisslinger, P. Zou, Y. Ren, P. Cao, F. Lin, H. L. Xin, Matter 2021, 4, 2013.

[66] L. Liu, S. S. Bao, H. He, W. X. Sun, B. Yue, J. F. Li, Electron. Components Mater. 2017, 36, 8.

[67] X. Wang, Y.-L. Ding, Y.-P. Deng, Z. Chen, Adv. Energy Mater. 2020, 10, 1903864.

[68] J. X. Liu, J. Q. Wang, Y. X. Ni, K. Zhang, F. Y. Cheng, J. Chen, Mater. Today 2021, 43, 132.

[69] H. Tu, S. Li, C. Liu, Z. Luo, L. Ni, Y. Zhang, W. Deng, G. Zou, L. Zhou, H. Hou, X. Ji, ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 53533.

[70] Q.-S. Liu, Y.-Z. Quan, M. C. Liu, G.-R. Zhu, X.-L. Wang, G. Wu, Y.-Z. Wang, J. Energy Chem. 2023, 83, 239.

[71] D. Gao, J. B. Xu, M. Lin, Q. Xu, C. F. Ma, H. F. Xiang, RSC Adv. 2015, 5, 17566.

[72] Y. Zhu, M. Ge, F. Ma, Q. Wang, P. Huang, C. Lai, Adv. Funct. Mater. 2023, 34, 202301964.

[73] K. Kim, H. Ma, S. Park, N. S. Choi, ACS Energy Lett. 2020, 5, 1537.

[74] W. D. Li, A. Dolocan, J. Y. Li, Q. Xie, A. Manthiram, Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1901152.

[75] M. Gauthier, P. Karayaylali, L. Giordano, S. Feng, S. F. Lux, F. Maglia, P. Lamp, Y. Shao-Horn, J. Electrochem. Soc. 2018, 165, A1377.

[76] A. T. Freiberg, M. K. Roos, J. Wandt, R. de Vivie-Riedle, H. A. Gasteiger, J. Phys. Chem. A 2018, 122, 8828.

[77] X. H. Zhang, H. Jia, L. F. Zou, Y. B. Xu, L. Q. Mu, Z. J. Yang, M. H. Engelhard, J. M. Kim, J. T. Hu, B. E. Matthews, C. J. Niu, C. M. Wang, H. L. Xin, F. Lin, W. Xu, ACS Energy Lett. 2021, 6, 1324.

[78] Q. Xie, A. Manthiram, Chem. Mater. 2020, 32, 7413.

[79] G. Ko, S. Jeong, S. Park, J. Lee, S. Kim, Y. Shin, W. Kim, K. Kwon, Energy Storage Mater. 2023, 60, 102840.

[80] R. Zhang, H. Qiu, Y. Zhang, Nano 2022, 12, 729.

[81] Y. Y. Wang, X. Song, S. Liu, G. R. Li, S. H. Ye, X. P. Gao, ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 56233.

[82] G. Mao, J. Luo, Q. Zhou, F. Xiao, R. Tang, J. Li, L. Zeng, Y. Wang, Nanoscale 2021, 13, 18741.

[83] Y.-Y. Wang, Y.-Y. Sun, S. Liu, G.-R. Li, X.-P. Gao, ACS Appl. Energy Mater. 2018, 1, 3881.

[84] H. W. Zheng, Z. C. Liu, Y. Z. Chen, X. P. Gao, ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 35043.

[85] H. H. Ryu, G. T. Park, C. S. Yoon, Y. K. Sun, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 18580.

[86] H. H. Sun, U. H. Kim, J. H. Park, S. W. Park, D. H. Seo, A. Heller, C. B. Mullins, C. S. Yoon, Y. K. Sun, Nat. Commun. 2021, 12, 6552.

[87] U. H. Kim, J. H. Park, A. Aishova, R. M. Ribas, R. S. Monteiro, K. J. Griffith, C. S. Yoon, Y. K. Sun, Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2100884.

[88] X. Zhang, Y. Qiu, F. Cheng, P. Wei, Y. Li, Y. Liu, S. Sun, Y. Xu, Q. Li, C. Fang, J. Han, Y. Huang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 17707.

[89] Z.-C. Liu, F. Wang, W.-N. Wang, S. Liu, X.-P. Gao, Small Methods 2024, 8, 2400224.

[90] Z. Cui, X. Li, X. Bai, X. Ren, X. Ou, Energy Storage Mater. 2023, 57, 14.

[91] H. Qian, H. Ren, Y. Zhang, X. He, W. Li, J. Wang, J. Hu, H. Yang, H. M. K. Sari, Y. Chen, X. Li, Electrochem. Energy Rev. 2022, 5, 2.

[92] M. D. Radin, S. Hy, M. Sina, C. Fang, H. Liu, J. Vinckeviciute, M. Zhang, M. S. Whittingham, Y. S. Meng, A. Van der Ven, Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1602888.

[93] M. I. Khan, M. Zubair, N. Bibi, F. Aziz, A. Mateen, H. Ali, P. Ahmad, Y. Khan, M. K. Tufail, A. Hassan, Chemistryselect 2021, 6, 13301.

[94] Q. Xie, W. Li, A. Manthiram, Chem. Mater. 2019, 31, 938.

[95] H. Li, P. Zhou, F. Liu, H. Li, F. Cheng, J. Chen, Chem. Sci. 2019, 10, 1374.

[96] H.-H. Ryu, K.-J. Park, D. R. Yoon, A. Aishova, C. S. Yoon, Y.-K. Sun, Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1902698.

[97] H. Zhu, Z. Wang, L. Chen, Y. Hu, H. Jiang, C. Li, Adv. Mater. 2023, 35, 2209357.

[98] H. Yu, H. Zhu, H. Jiang, X. Su, Y. Hu, H. Jiang, C. Li, Natl. Sci. Rev. 2023, 10, nwac166.

[99] G. T. Park, H. H. Ryu, N. Y. Park, C. S. Yoon, Y. K. Sun, J. Power Sources 2019, 442, 227242.

[100] U.-H. Kim, G.-T. Park, B.-K. Son, G. W. Nam, J. Liu, L.-Y. Kuo, P. Kaghazchi, C. S. Yoon, Y.-K. Sun, Nat. Energy 2020, 5, 860.

[101] U.-H. Kim, L.-Y. Kuo, P. Kaghazchi, C. S. Yoon, Y.-K. Sun, ACS Energy Lett. 2019, 4, 576.

[102] U.-H. Kim, N.-Y. Park, G.-T. Park, H. Kim, C. S. Yoon, Y.-K. Sun, Energy Storage Mater. 2020, 33, 399.

[103] U. H. Kim, D. W. Jun, K. J. Park, Q. Zhang, P. Kaghazchi, D. Aurbach, D. T. Major, G. Goobes, M. Dixit, N. Leifer, C. M. Wang, P. Yan, D. Ahn, K. H. Kim, C. S. Yoon, Y. K. Sun, Energ. Environ. Sci. 2018, 11, 1271.

[104] N.-Y. Park, S.-B. Kim, M.-C. Kim, S.-M. Han, D.-H. Kim, M.-S. Kim, Y.-K. Sun, Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2301530.

[105] N.-Y. Park, G. Cho, S.-B. Kim, Y.-K. Sun, Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2204291.

[106] H.-H. Ryu, H.-W. Lim, G.-C. Kang, N.-Y. Park, Y.-K. Sun, ACS Energy Lett. 2023, 8, 1354.

[107] J. Yang, X. Liang, H.-H. Ryu, C. S. Yoon, Y.-K. Sun, Energy Storage Mater. 2023, 63, 102969.

[108] U. H. Kim, H. H. Ryu, J. H. Kim, R. Mücke, P. Kaghazchi, C. S. Yoon, Y. K. Sun, Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1970046.

[109] X. K. Ju, H. Huang, W. He, H. F. Zheng, P. Deng, S. Y. Li, B. H. Qu, T. H. Wang, ACS Sustain. Chem. Eng. 2018, 6, 6312.

[110] J. Lu, Q. Peng, W. Wang, C. Nan, L. Li, Y. Li, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1649.

[111] S. H. Song, H. S. Kim, K. S. Kim, S. Hong, H. Jeon, J. Lim, Y. H. Jung, H. Ahn, J. D. Jang, M.-H. Kim, J. H. Seo, J.-H. Kwon, D. Kim, Y. J. Lee, Y.-S. Han, K.-Y. Park, C. Kim, S.-H. Yu, H. Park, H. M. Jin, H. Kim, Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2306654.

[112] Y. Zou, X. Yang, C. Lv, T. Liu, Y. Xia, L. Shang, G. I. N. Waterhouse, D. Yang, T. Zhang, Adv. Sci. 2017, 4, 1600262.

[113] Y. Kim, H. Kim, W. Shin, E. Jo, A. Manthiram, Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2204054.

[114] P. Tang, S. Guan, C. Wu, H. Wu, N. Lu, J. Tan, C. Wang, H.-M. Cheng, F. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202503108.

[115] Y. Y. Wang, Z. M. Liang, Z. C. Liu, S. Liu, C. M. Ban, G. R. Li, X. P. Gao, Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2308152.

[116] B. Cantor, I. T. H. Chang, P. Knight, A. J. B. Vincent, Mater. Sci. Eng. A 2004, 375, 213.

[117] J. W. Yeh, S. K. Chen, S. J. Lin, J. Y. Gan, T. S. Chin, T. T. Shun, C. H. Tsau, S. Y. Chang, Adv. Eng. Mater. 2004, 6, 299.

[118] C.-H. Lai, S.-J. Lin, J.-W. Yeh, S.-Y. Chang, Surf. Coat. Technol. 2006, 201, 3275.

[119] D. Berardan, S. Franger, A. K. Meena, N. Dragoe, J. Mater. Chem. A 2016, 4, 9536.

[120] A. Sarkar, L. Velasco, D. Wang, Q. Wang, G. Talasila, L. de Biasi, C. Kuebel, T. Brezesinski, S. S. Bhattacharya, H. Hahn, B. Breitung, Nat. Commun. 2018, 9, 3400.

[121] N. Qiu, H. Chen, Z. M. Yang, S. Sun, Y. Wang, Y. H. Cui, J. Alloys Compd. 2019, 777, 767.

[122] C. M. Rost, E. Sachet, T. Borman, A. Moballegh, E. C. Dickey, D. Hou, J. L. Jones, S. Curtarolo, J. P. Maria, Nat. Commun. 2015, 6, 8485.

[123] Y. Ma, Y. Ma, Q. Wang, S. Schweidler, M. Botros, T. Fu, H. Hahn, T. Brezesinski, B. Breitung, Energy Environ. Sci. 2021, 14, 2883.

[124] C. Oses, C. Toher, S. Curtarolo, Nat. Rev. Mater. 2020, 5, 295.

[125] R. Zhang, C. Wang, P. Zou, R. Lin, L. Ma, L. Yin, T. Li, W. Xu, H. Jia, Q. Li, S. Sainio, K. Kisslinger, S. E. Trask, S. N. Ehrlich, Y. Yang, A. M. Kiss, M. Ge, B. J. Polzin, S. J. Lee, W. Xu, Y. Ren, H. L. Xin, Nature 2022, 610, 67.

[126] A. Bano, M. Noked, D. T. Major, Chem. Mater. 2023, 35, 8426.

[127] J. Song, F. Ning, Y. Zuo, A. Li, H. Wang, K. Zhang, T. Yang, Y. Yang, C. Gao, W. Xiao, Z. Jiang, T. Chen, G. Feng, D. Xia, Adv. Mater. 2023, 35, 2208726.

[128] J. Sturman, C.-H. Yim, E. A. Baranova, Y. Abu-Lebdeh, J. Electrochem. Soc. 2021, 168, 050541.

[129] L. Liang, M. Su, Z. Sun, L. Wang, L. Hou, H. Liu, Q. Zhang, C. Yuan, Sci. Adv. 2024, 10, eado4472.

[130] K. Yuan, T. Tu, C. Shen, L. Zhou, J. Liu, J. Li, K. Xie, G. Zhang, J. Adv. Ceram. 2022, 11, 882.

[131] L. Huang, J. Zhu, J.-X. Liu, H. Wu, G.-J. Zhang, J. Adv. Ceram. 2024, 13, 1093.

[132] P. Liang, K. Qi, S. Chen, X. Ding, X. Wu, C. Wu, Y. Zhu, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202318186.

[133] T. Gao, S.-Y. Zhou, P. Dai, J. Song, J. Liao, Y. Sun, C. Yu, S.-X. Zhao, G. Cao, ACS Appl. Energy Mater. 2024, 7, 6961.

[134] S. Choi, W. Feng, Y. Xia, ACS Appl. Energy Mater. 2024, 7, 3339.

[135] J. Zhou, J. Hu, X. Zhou, Z. Shang, Y. Yang, S. Xu, Energy Environ. Sci. 2024, 18, 347.

[136] Z. Lun, B. Ouyang, D.-H. Kwon, Y. Ha, E. E. Foley, T.-Y. Huang, Z. Cai, H. Kim, M. Balasubramanian, Y. Sun, J. Huang, Y. Tian, H. Kim, B. D. McCloskey, W. Yang, R. J. Clement, H. Ji, G. Ceder, Nat. Mater. 2021, 20, 214.

[137] Q. Wang, A. Sarkar, D. Wang, L. Velasco, R. Azmi, S. S. Bhattacharya, T. Bergfeldt, A. Duevel, P. Heitjans, T. Brezesinski, H. Hahn, B. Breitung, Energy Environ. Sci. 2019, 12, 2433.

[138] Q. Zheng, Z. Ren, Y. Zhang, X. Liu, J. Ma, L. Li, L. Chen, J. Phys. Chem. Lett. 2023, 14, 5553.

[139] S. Zhou, Y. Sun, T. Gao, J. Liao, S. Zhao, G. Cao, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, 202311930.

[140] W. Zheng, G. Liang, Q. Liu, J. Li, J. A. Yuwono, S. Zhang, V. K. Peterson, Z. Guo, Joule 2023, 7, 2732.

[141] J. Zhao, X. Yang, Y. Huang, F. Du, Y. Zeng, ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 58674.

[142] Q. S. Wang, A. Sarkar, Z. Y. Li, Y. Lu, L. Velasco, S. S. Bhattacharya, T. Brezesinski, H. Hahn, B. Breitung, Electrochem. Commun. 2019, 100, 121.

[143] Y. Chen, H. Fu, Y. Huang, L. Huang, X. Zheng, Y. Dai, Y. Huang, W. Luo, ACS Mater. Lett. 2021, 3, 160.

[144] S. H. Song, M. Cho, I. Park, J. G. Yoo, K. T. Ko, J. Hong, J. Kim, S. K. Jung, M. Avdeev, S. Ji, S. Lee, J. Bang, H. Kim, Adv. Energy Mater. 2020, 10, 2000521.

[145] J. Cho, T. J. Kim, J. Kim, M. Noh, B. Park, J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A1899.

[146] S. D. Yang, Q. L. Fan, Z. C. Shi, L. Y. Liu, J. Liu, X. Ke, J. P. Liu, C. Y. Hong, Y. Yang, Z. P. Guo, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 36742.

[147] J. Cho, T. G. Kim, C. Kim, J. G. Lee, Y. W. Kim, B. Park, J. Power Sources 2005, 146, 58.

[148] Y. P. Chen, Y. Zhang, B. J. Chen, Z. Y. Wang, C. Lu, J. Power Sources 2014, 256, 20.

[149] W. B. Luo, B. L. Zheng, Appl. Surf. Sci. 2017, 404, 310.

[150] Y. Y. Sun, S. Liu, Y. K. Hou, G. R. Li, X. P. Gao, J. Power Sources 2019, 410, 115.

[151] V. T. Anh, H.-A. T. Vu, V. H. Nguyen, H. X. Nang, L. T. Do, V.-D. Dao, N. H. Vu, Mater. Chem. Phys. 2025, 336, 130544.

[152] C. Kang, Y. Park, Y. Kim, S. M. Kim, S. Ha, H. G. Yoon, K. W. Oh, K.-Y. Shin, B. H. Kim, Front. Energy Res. 2023, 11, 1235721.

[153] F. Wang, R. Hong, X. Lu, H. Liu, Y. Zhu, Y. Zheng, D. Hui, Nanotechnol. Rev. 2021, 10, 210.

[154] D. Hu, Y. Su, L. Chen, N. Li, L. Bao, Y. Lu, Q. Zhang, J. Wang, S. Chen, F. Wu, J. Energy Chem. 2021,

[155] Y. Li, X. Liu, D. Ren, H. Hsu, G.-L. Xu, J. Hou, L. Wang, X. Feng, L. Lu, W. Xu, Y. Ren, R. Li, X. He, K. Amine, M. Ouyang, Nano Energy 2020, 71, 104643.

[156] Z. Liu, Y. Huang, S. Zheng, J. Liu, L. Zeng, Y. Wang, R. Tang, J. Energy Storage 2025, 114, 115681.

[157] D. J. Lee, B. Scrosati, Y. K. Sun, J. Power Sources 2011, 196, 7742.

[158] Y. F. Su, L. W. Li, L. Chen, L. Wang, Y. Lu, Q. Y. Zhang, L. Y. Bao, F. Wu, ACS Appl. Energy Mater. 2022, 5, 2231.

[159] X. Q. Yang, Z. F. Tang, H. Y. Wang, B. K. Zou, C. H. Chen, Ionics 2016, 22, 2235.

[160] S. C. Jung, Y. K. Han, J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2681.

[161] X. Ou, T. Liu, W. Zhong, X. Fan, X. Guo, X. Huang, L. Cao, J. Hu, B. Zhang, Y. S. Chu, G. Hu, Z. Lin, M. Dahbi, J. Alami, K. Amine, C. Yang, J. Lu, Nat. Commun. 2022, 13, 2319.

[162] Z. Feng, S. Zhang, R. Rajagopalan, X. Huang, Y. Ren, D. Sun, H. Wang, Y. Tang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 43039.

[163] Z. Guo, X. Zhang, M. Wang, S. Shi, Y.-J. Cheng, Y. Xia, Chem. Eng. J. 2022, 431, 134031.

[164] Y. Shao, J. Xu, A. Amardeep, Y. Xia, X. Meng, J. Liu, S. Liao, Small Methods 2024, 8, 2400256.

[165] S. Xu, C. Du, X. Xu, G. Han, P. Zuo, X. Cheng, Y. Ma, G. Yin, Electrochim. Acta 2017, 248, 534.

[166] L. Wang, G. Liu, R. Wang, X. Wang, L. Wang, Z. Yao, C. Zhan, J. Lu, Adv. Mater. 2023, 35, 2209483.

[167] L. Noerochim, A. O. Yurwendra, D. Susanti, Ionics 2016, 22, 341.

[168] C. Li, X. Li, W. Yu, R. Xiao, F. Huang, H. Tian, C. Wang, X. Chen, J. Shao, Matter 2023, 6, 4032.

[169] G. Liu, X. Li, C. Li, Q. Zheng, Y. Wang, R. Xiao, F. Huang, H. Tian, C. Wang, X. Chen, J. Shao, Adv. Sci. 2024, 11, 2405155.

[170] C.-F. Chang, Y.-F. Chiang, J.-R. Chen, Jpn. J. Appl. Phys. 2012, 51, 105102.

[171] C. W. Park, J.-H. Lee, J. K. Seo, W. Y. Jo, D. Whang, S. M. Hwang, Y.-J. Kim, Nat. Commun. 2021, 12, 2145.

[172] J.-Z. Kong, Y. Chen, Y.-Q. Cao, Q.-Z. Wang, A.-D. Li, H. Li, F. Zhou, J. Alloys Compd. 2019, 799, 89.

[173] J. Li, Y. Liu, W. Yao, X. Rao, S. Zhong, L. Qian, Solid State Ion. 2020, 349, 115292.

[174] C. S. Yoon, K. J. Park, U. H. Kim, K. H. Kang, H. H. Ryu, Y. K. Sun, Chem. Mater. 2017, 29, 10436.

[175] K. Wu, J. Y. Wang, Q. Li, Y. Q. Yang, X. Deng, R. B. Dang, M. M. Wu, Z. J. Wu, X. L. Xiao, X. Q. Yu, Nanoscale 2020, 12, 11182.

[176] J. R. Croy, D. C. O'Hanlon, S. Sharifi-Asl, M. Murphy, A. Mane, C. W. Lee, S. E. Trask, R. Shahbazian-Yassar, M. Balasubramanian, Chem. Mater. 2019, 31, 3891.

[177] Z. Li, Y. Wang, J. Wang, C. Wu, W. Wang, Y. Chen, C. Hu, K. Mo, T. Gao, Y.-S. He, Z. Ren, Y. Zhang, X. Liu, N. Liu, L. Chen, K. Wu, C. Shen, Z.-F. Ma, L. Li, Nat. Commun. 2024, 15, 10216.

[178] H.-j. Guo, R.-f. Liang, X.-h. Li, X.-M. Zhang, Z.-x. Wang, W.-j. Peng, W. Zhao, Trans. Nonferrous Met. Soc. Chin. 2007, 17, 1307.

[179] S. H. Park, S. W. Oh, Y. K. Sun, J. Power Sources 2005, 146, 622.

[180] H. Kobayashi, Y. Arachi, S. Emura, H. Kageyama, K. Tatsumi, T. Kamiyama, J. Power Sources 2005, 146, 640.

[181] J. Oh, J. Kim, Y. M. Lee, D. O. Shin, J. Y. Kim, Y.-G. Lee, K. M. Kim, Mater. Chem. Phys. 2019,

[182] Y. Yerkinbekova, A. Kumarov, B. Tatykayev, A. Mentbayeva, E. Repo, E. Laakso, J. Power Sources 2025, 626, 235686.

[183] H. R. O. Filho, H. Zanin, R. S. Monteiro, M. H. P. Barbosa, R. F. Teofilo, J. Energy Storage 2024, 82, 110536.

[184] B. Luo, H. Li, H. Qi, Y. Liu, C. Zheng, W. Du, J. Zhang, L. Chen, J. Energy Chem. 2024, 88, 327.

[185] P. Ju, L. Ben, Y. Li, H. Yu, W. Zhao, Y. Chen, Y. Zhu, X. Huang, ACS Energy Lett. 2023, 8, 3800.

[186] Y. Su, G. Chen, L. Chen, W. Li, Q. Zhang, Z. Yang, Y. Lu, L. Bao, J. Tan, R. Chen, S. Chen, F. Wu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 6407.

[187] Y. Su, G. Chen, L. Chen, Y. Lu, Q. Zhang, Z. Lv, C. Li, L. Li, N. Liu, G. Tan, L. Bao, S. Chen, F. Wu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 36697.

[188] Y. Z. Wang, E. R. Wang, X. Zhang, H. J. Yu, Energy Fuel 2021, 35, 1918.

[189] C. Wang, R. Yu, S. Hwang, J. Liang, X. Li, C. Zhao, Y. Sun, J. Wang, N. Holmes, R. Li, H. Huang, S. Zhao, L. Zhang, S. Lu, D. Su, X. Sun, Energy Storage Mater. 2020, 30, 98.

[190] J. Duan, C. Wu, Y. Cao, D. Huang, K. Du, Z. Peng, G. Hu, J. Alloys Compd. 2017, 695, 91.

[191] F. Li, L. Kong, Y. Sun, Y. Jin, P. Hou, J Mater Chem A 2018, 6, 12344.

[192] J. Leng, J. Wang, W. Peng, Z. Tang, S. Xu, Y. Liu, J. Wang, Small 2021, 17, 2006869.

[193] J. Li, H. Li, W. Stone, R. Weber, S. Hy, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2017, 164, A3529.

[194] L. Wang, B. Wu, D. Mu, X. Liu, Y. Peng, H. Xu, Q. Liu, L. Gai, F. Wu, J. Alloys Compd. 2016, 674, 360.

[195] X. Fan, Y. Liu, X. Ou, J. Zhang, B. Zhang, D. Wang, G. Hu, Chem. Eng. J. 2020, 393, 124709.

[196] H. Zhang, S. Yang, Y. Huang, X. Hou, Energy Fuel 2020, 34, 9002.

[197] X. Han, Q. Meng, T. Sun, J. Sun, J. Power Sources 2010, 195, 3047.

[198] Z. Zhong, L. Chen, S. Huang, W. Shang, L. Kong, M. Sun, L. Chen, W. Ren, J. Mater. Sci. 2020, 55, 2913.

[199] B. Huang, M. Wang, X. Zhang, Z. Zhao, L. Chen, Y. Gu, J. Alloys Compd. 2020, 830, 154619.

[200] X. Fan, G. Hu, B. Zhang, X. Ou, J. Zhang, W. Zhao, H. Jia, L. Zou, P. Li, Y. Yang, Nano Energy 2020, 70, 104450.

[201] H. Li, J. Li, X. Ma, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2018, 165, A1038.

[202] F. Zhang, S. Lou, S. Li, Z. Yu, Q. Liu, A. Dai, C. Cao, M. F. Toney, M. Ge, X. Xiao, W.-K. Lee, Y. Yao, J. Deng, T. Liu, Y. Tang, G. Yin, J. Lu, D. Su, J. Wang, Nat. Commun. 2020, 11, 3050.

[203] X. Zeng, J. Zhu, L. Yang, L. Zhou, L. Shao, S. Hu, C. Huang, C. Yang, D. Qian, X. Xi, J. Electroanal. Chem. 2019, 838, 94.

[204] Z. Zhao, B. Huang, M. Wang, X. Yang, Y. Gu, Solid State Ion. 2019, 342, 115065.

[205] B. Huang, X. Yang, G. Xu, M. Wang, Y. Gu, Ionics 2019, 25, 5819.

[206] B. Huang, M. Wang, Y. Zuo, Z. Zhao, X. Zhang, Y. Gu, Solid State Ion. 2020, 345, 115200.

[207] B. Huang, M. Wang, X. Zhang, G. Xu, Y. Gu, Ionics 2020, 26, 2689.

[208] H. Li, J. Li, N. Zaker, N. Zhang, G. A. Botton, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2019, 166, A1956.

[209] G. Qian, Y. Zhang, L. Li, R. Zhang, J. Xu, Z. Cheng, S. Xie, H. Wang, Q. Rao, Y. He, Y. Shen, L. Chen, M. Tang, Z.-F. Ma, Energy Storage Mater. 2020, 27, 140.

[210] T. Kimijima, N. Zettsu, K. Yubuta, K. Hirata, K. Kami, K. Teshima, J. Mater. Chem. A 2016, 4, 7289.

[211] Y. Zong, Z. Guo, T. Xu, C. Liu, Y. Li, G. Yang, Int. J. Energy Res. 2020, 44, 8532.

[212] T. Kimijima, N. Zettsu, K. Teshima, Cryst. Growth Des. 2016, 16, 2618.

[213] Y. Kim, ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 2329.

[214] R. Liang, Z.-Y. Wu, W.-M. Yang, Z.-Q. Tang, G.-G. Xiong, Y.-C. Cao, S.-R. Hu, Z.-B. Wang, Ionics 2020, 26, 1635.

[215] J. Langdon, A. Manthiram, Energy Storage Mater. 2021, 37, 143.

[216] H. Li, M. Cormier, N. Zhang, J. Inglis, J. Li, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2019, 166, A429.

[217] C. Xu, P. J. Reeves, Q. Jacquet, C. P. Grey, Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2003404.

[218] Y. Zheng, Y. Meng, X. Hu, H. Peng, L. Feng, Y. Wang, B. Li, Adv. Mater. 2025, 37, 2413202.

[219] Y. Dong, Z. Zhou, Y. Ma, H. Zhang, F. Meng, Y. Wu, Y. Ma, ACS Energy Lett. 2024, 9, 5096.

RIGHTS & PERMISSIONS

2025 The Author(s). Energy & Environmental Materials published by John Wiley & Sons Australia, Ltd on behalf of Zhengzhou University.