Entropy-Driven Innovations: Entropy Stabilized Oxides for High-Performance Next-Generation Lithium–Sulfur Batteries

Abstract

Lithium–sulfur batteries are known as promising next-generation energy storage devices owing to their elevated theoretical energy density (∼2600 W h kg⁻¹), cost-effectiveness, and environmental sustainability. Nonetheless, the issues of lithium polysulfide shuttle effect, considerable volume expansion, inadequate electrical conductivity, and slow redox kinetics have hindered their practical application. The use of high-entropy-stabilized oxides consisting of numerous different chemical elements that provide phase stabilization by a high configurational entropy presents an innovative and efficient approach to resolve these issues of lithium–sulfur batteries. Meanwhile, understanding of the unique properties and versatile applications of entropy-driven phases remain incomplete. This review not only offers a comprehensive examination on the entropy-driven phase structures of high-entropy-stabilized oxides but also highlights their application in improving the efficacy of sulfur composite cathodes in lithium–sulfur batteries batteries. The structural and electrochemical benefits of different types of high-entropy-stabilized oxides for use in lithium–sulfur batteries batteries are analyzed, elucidating their roles in enhancing sulfur usage, mitigating shuttle effects, and facilitating stable cycling. The analysis delineates prospective avenues in the synthesis, characterization, and system integration of lithium–sulfur batteries batteries, expediting the commercialization of high-entropy-stabilized oxide-based lithium–sulfur batteries battery technology.

Keywords

entropy-driven phases / entropy-stabilized oxides / lithium polysulfides (LPS) / lithium–sulfur (Li-S) batteries

References

[1] A. Amiri, R. Shahbazian-Yassar, J. Mater. Chem. A 2021, 9, 782.

[2] W. Yang, T. Xu, C. Yang, H. Fan, W. Sun, X. Ma, X. Wang, Y. Fu, Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2409450.

[3] A. Bao, Y. Gu, Y. Zhang, B. Zhang, J. Wu, B. Ni, X. Zhang, H. Pan, X. Qi, Carbon Energy 2024, 6, e519.

[4] X. Wang, X. Li, H. Fan, M. Miao, Y. Zhang, W. Guo, Y. Fu, J. Energy Chem. 2022, 67, 276.

[5] R. Z. Zhang, M. J. Reece, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 22148.

[6] A. Sarkar, B. Breitung, H. Hahn, Scr. Mater. 2020, 187, 43.

[7] 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.

[8] B. S. Murty, J. W. Yeh, S. Ranganathan, in High Entropy Alloys (Eds: B. S. Murty, J. W. Yeh, S. Ranganathan, P. P. Bhattacharjee), Butterworth-Heinemann, Boston, MA 2014, pp. 13–35.

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

[10] S. H. Albedwawi, A. AlJaberi, G. N. Haidemenopoulos, K. Polychronopoulou, Mater. Des. 2021, 202, 109534.

[11] D. Wang, Z. Liu, S. Du, Y. Zhang, H. Li, Z. Xiao, W. Chen, R. Chen, Y. Wang, Y. Zou, S. Wang, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 24211.

[12] C. Zhao, F. Ding, Y. Lu, L. Chen, Y. S. Hu, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 264.

[13] 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. Clément, H. Ji, G. Ceder, Nat. Mater. 2021, 20, 214.

[14] J. L. Braun, C. M. Rost, M. Lim, A. Giri, D. H. Olson, G. N. Kotsonis, G. Stan, D. W. Brenner, J. P. Maria, P. E. Hopkins, Adv. Mater. 2018, 30, 1805004.

[15] H. Chen, J. Fu, P. Zhang, H. Peng, C. W. Abney, K. Jie, X. Liu, M. Chi, S. Dai, J. Mater. Chem. A 2018, 6, 11129.

[16] W. Hong, F. Chen, Q. Shen, Y. H. Han, W. G. Fahrenholtz, L. Zhang, J. Am. Ceram. Soc. 2019, 102, 2228.

[17] C. M. Rost, Z. Rak, D. W. Brenner, J. P. Maria, J. Am. Ceram. Soc. 2017, 100, 2732.

[18] D. Berardan, A. Meena, S. Franger, C. Herrero, N. Dragoe, J. Alloys Compd. 2017, 704, 693.

[19] J. Dąbrowa, M. Stygar, A. Mikuła, A. Knapik, K. Mroczka, W. Tejchman, M. Danielewski, M. Martin, Mater. Lett. 2018, 216, 32.

[20] J. Gild, M. Samiee, J. L. Braun, T. Harrington, H. Vega, P. E. Hopkins, K. Vecchio, J. Luo, J. Eur. Ceram. Soc. 2018, 38, 3578.

[21] K. Chen, X. Pei, L. Tang, H. Cheng, Z. Li, C. Li, X. Zhang, L. An, J. Eur. Ceram. Soc. 2018, 38, 4161.

[22] S. Jiang, T. Hu, J. Gild, N. Zhou, J. Nie, M. Qin, T. Harrington, K. Vecchio, J. Luo, Scr. Mater. 2018, 142, 116.

[23] Y. Sharma, B. L. Musico, X. Gao, C. Hua, A. F. May, A. Herklotz, A. Rastogi, D. Mandrus, J. Yan, H. N. Lee, M. F. Chisholm, V. Keppens, T. Z. Ward, Phys. Rev. Mater. 2018, 2, 060404.

[24] A. Mao, H. Z. Xiang, Z. G. Zhang, K. Kuramoto, H. Zhang, Y. Jia, J. Magn. Magn. Mater. 2019, 497, 165884.

[25] Y. Zhang, Y. Cai, Y. Ding, Chem. Commun. 2025, 61, 4279.

[26] Y. Xu, W. Yuan, C. Geng, Z. Hu, Q. Li, Y. Zhao, X. Zhang, Z. Zhou, C. Yang, Q.-H. Yang, Adv. Sci. 2024, 11, 2402497.

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

[28] P. Ghigna, L. Airoldi, M. Fracchia, D. Callegari, U. Anselmi-Tamburini, P. D'Angelo, N. Pianta, R. Ruffo, G. Cibin, D. O. de Souza, E. Quartarone, ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 50344.

[29] K. Wang, W. Hua, X. Huang, D. Stenzel, J. Wang, Z. Ding, Y. Cui, Q. Wang, H. Ehrenberg, B. Breitung, C. Kübel, X. Mu, Nat. Commun. 2023, 14, 1487.

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

[31] R. Djenadic, M. Botros, C. Benel, O. Clemens, S. Indris, A. Choudhary, T. Bergfeldt, H. Hahn, Solid State Ionics 2014, 263, 49.

[32] B. M. Kumar, S. S. Bhattacharya, Process. Appl. Ceram. 2012, 6, 165.

[33] M. Biesuz, L. Spiridigliozzi, G. Dell'Agli, M. Bortolotti, V. M. Sglavo, J. Mater. Sci. 2018, 53, 8074.

[34] H. Raza, J. Cheng, C. Lin, S. Majumder, G. Zheng, G. Chen, EcoMat 2023, 5, e12324.

[35] A. Sarkar, R. Djenadic, N. J. Usharani, K. P. Sanghvi, V. S. Chakravadhanula, A. S. Gandhi, H. Hahn, S. S. Bhattacharya, J. Eur. Ceram. Soc. 2017, 37, 747.

[36] S. Liu, C.-W. Pao, J.-L. Chen, S. Li, K. Chen, Z. Xuan, C. Song, J. J. Urban, M. T. Swihart, C. Dun, Matter 2024, 7, 3994.

[37] R. Djenadic, M. Botros, H. Hahn, Solid State Ionics 2016, 287, 71.

[38] H. Chen, W. Lin, Z. Zhang, K. Jie, D. R. Mullins, X. Sang, S.-Z. Yang, C. J. Jafta, C. A. Bridges, X. Hu, R. R. Unocic, J. Fu, P. Zhang, S. Dai, ACS Mater. Lett. 2019, 1, 83.

[39] A. H. Phakatkar, M. T. Saray, M. G. Rasul, L. V. Sorokina, T. G. Ritter, T. Shokuhfar, R. Shahbazian-Yassar, Langmuir 2021, 37, 9059.

[40] S. Aydinyan, H. Kirakosyan, A. Sargsyan, O. Volobujeva, S. Kharatyan, Ceram. Int. 2022, 48, 20294.

[41] B. Kamecki, J. Karczewski, G. Cempura, P. Jasiński, S. Molin, Mater. Charact. 2023, 203, 113097.

[42] M. Du, P. Geng, C. Pei, X. Jiang, Y. Shan, W. Hu, L. Ni, H. Pang, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202209350.

[43] L. Zhang, J. Jia, J. Yan, Small 2024, 20, 2309586.

[44] F. Li, G.-J. Zhang, H. Abe, Open Ceramics 2022, 9, 100223.

[45] X. Ding, Y. Li, F. Fang, D. Sun, Q. Zhang, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 5067.

[46] D. O. Moskovskikh, S. Vorotilo, A. S. Sedegov, K. V. Kuskov, K. V. Bardasova, P. V. Kiryukhantsev-korneev, M. Zhukovskyi, A. S. Mukasyan, Ceram. Int. 2020, 46, 19008.

[47] H. Raza, J. Cheng, J. Wang, S. Kandasamy, G. Zheng, G. Chen, Nano Res. Energy 2024, 3, e9120116.

[48] H. Raza, S. Ullah, A. Akhtar, G. A. Gohar, I. T. Bello, A. Raza, A. Ahmed, Mater. Lett. 2025, 393, 138580.

[49] S. L. Fereja, Z. Zhang, Z. Fang, J. Guo, X. Zhang, K. Liu, Z. Li, W. Chen, ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 38727.

[50] F. Li, G.-J. Zhang, H. Abe, J. Eur. Ceram. Soc. 2022, 42, 7538.

[51] C. Wang, W. Liu, M. Liao, J. Weng, J. Shen, Y. Chen, Y. Du, Nanoscale 2023, 15, 8619.

[52] A. Khandelwal, G. Mathew, S. Bhattacharya, A. Colsmann, G. C. Marques, M. Botros, F. Strauss, J. Xing, J. S. Raju, A. Ponnusamy, J. Aghassi-Hagmann, T. Brezesinski, S. Schweidler, B. Breitung, Small 2025, 21, e01703.

[53] T. G. Ritter, S. Pappu, R. Shahbazian-Yassar, Adv. Energy Sustainability Res. 2024, 5, 2300297.

[54] T. Lu, Y. Zhang, L. Ding, H.-y. Zheng, Y. Pan, China Foundry 2022, 19, 551.

[55] Y. Gao, X. Tian, Q. Niu, P. Zhang, ChemSusChem 2025, 18, e202401517.

[56] H. Zheng, Y. Zhang, Z. Xu, G. Zhou, X. Zhao, Z. Huang, H. Lin, J. Energy Inst. 2024, 117, 101804.

[57] M. Su, Y. Su, Y. Wang, M. Cui, H. Zheng, S. Shahid, J. S. Atta Owusu, W. Deng, B. Zhao, J. Zuwała, ACS Catal. 2025, 15, 18493.

[58] S. Perumal, D. B. Han, T. Marimuthu, T. Lim, H. W. Kim, J. Seo, Adv. Funct. Mater. 2025, 35, 2424887.

[59] H. G. Desta, G. Gebreslassie, S. Zhu, Y. Cheng, Z. Li, B. S. Teketel, D. Tian, B. Lin, Acta Mater. 2025, 303, 121689.

[60] M. Asim, A. Hussain, M. Samancı, A. Bayrakçeken, A. S. Fedorková, N. K. Janjua, J. Environ. Chem. Eng. 2025, 13, 118758.

[61] C. Lim, C. Kim, O. Gwon, H. Y. Jeong, H.-K. Song, Y.-W. Ju, J. Shin, G. Kim, Electrochim. Acta 2018, 275, 248.

[62] Y. Liu, H. Bai, L. Zhuang, H. Yu, Y. Chu, Laser-driven solid-state synthesis of high-entropy oxides, ArXiv preprint arXiv:2504.08209 2025,

[63] G. M. Tomboc, X. Zhang, S. Choi, D. Kim, L. Y. S. Lee, K. Lee, Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2205142.

[64] M. Fracchia, M. Coduri, P. Ghigna, U. Anselmi-Tamburini, J. Eur. Ceram. Soc. 2024, 44, 585.

[65] S. S. Aamlid, M. Oudah, J. Rottler, A. M. Hallas, J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 5991.

[66] L. Spiridigliozzi, C. Ferone, R. Cioffi, G. Dell'Agli, Acta Mater. 2021, 202, 181.

[67] J. Liu, A. Wang, P. Gao, R. Bai, J. Liu, B. Du, C. Fang, J. Am. Ceram. Soc. 2024, 107, 1361.

[68] J. Zou, L. Tang, W. He, X. Zhang, ACS Nano 2024, 18, 34492.

[69] Y. Zeng, X. Han, in Advanced Ceramic Coatings for Emerging Applications (Eds: R. K. Gupta, A. Motallebzadeh, S. Kakooei, T. A. Nguyen, A. Behera), Elsevier, Amsterdam, the Netherlands 2023, pp. 87–101.

[70] F. Okejiri, Z. Zhang, J. Liu, M. Liu, S. Yang, S. Dai, ChemSusChem 2020, 13, 111.

[71] Z. Zhao, H. Xiang, F.-Z. Dai, Z. Peng, Y. Zhou, J. Mater. Sci. Technol. 2019, 35, 2647.

[72] T. Park, H. R. Javadinejad, Y.-K. Kim, H. J. Chang, H. Choi, C. Woong, A. N. Ashong, Y. S. Lee, J. H. Kim, J. Alloys Compd. 2022, 893, 162108.

[73] G. N. Kotsonis, S. S. I. Almishal, F. dos Marques Santos Vieira, V. H. Crespi, I. Dabo, C. M. Rost, J.-P. Maria, J. Am. Ceram. Soc. 2023, 106, 5587.

[74] Z. Meng, X. Gong, J. Xu, X. Sun, F. Zeng, Z. Du, Z. Hao, W. Shi, S. Yu, X. Hu, H. Tian, Chem. Eng. J. 2023, 457, 141242.

[75] X. Ping, B. Meng, X. Yu, Z. Ma, X. Pan, W. Lin, Chem. Eng. J. 2023, 464, 142649.

[76] J. Dąbrowa, M. Szymczak, M. Zajusz, A. Mikuła, M. Moździerz, K. Berent, M. Wytrwal-Sarna, A. Bernasik, M. Stygar, K. Świerczek, J. Eur. Ceram. Soc. 2020, 40, 5870.

[77] D. Lai, L. Ling, M. Su, Q. Kang, F. Gao, Q. Lu, Chem. Sci. 2023, 14, 1787.

[78] G. Anand, A. P. Wynn, C. M. Handley, C. L. Freeman, Acta Mater. 2018, 146, 119.

[79] B. Cheng, H. Lou, A. Sarkar, Z. Zeng, F. Zhang, X. Chen, L. Tan, V. Prakapenka, E. Greenberg, J. Wen, R. Djenadic, H. Hahn, Q. Zeng, Commun. Chem. 2019, 2, 114.

[80] B. Cheng, H. Lou, A. Sarkar, Z. Zeng, F. Zhang, X. Chen, L. Tan, K. Glazyrin, H. P. Liermann, J. Yan, L. Wang, R. Djenadic, H. Hahn, Q. Zeng, Mater. Today Adv. 2020, 8, 100102.

[81] L. Su, H. Huyan, A. Sarkar, W. Gao, X. Yan, C. Addiego, R. Kruk, H. Hahn, X. Pan, Nat. Commun. 2022, 13, 2358.

[82] Y. Guan, G. Zhou, Y. Jiang, J. Dong, L. Li, J. Yin, S. Huang, L. Zhang, E. H. Ang, Sep. Purif. Technol. 2025, 358, 130267.

[83] D. Wang, S. Jiang, C. Duan, J. Mao, Y. Dong, K. Dong, Z. Wang, S. Luo, Y. Liu, X. Qi, J. Alloys Compd. 2020, 844, 156158.

[84] J. T. Sivak, S. S. I. Almishal, M. K. Caucci, Y. Tan, D. Srikanth, J. Petruska, M. Furst, L.-Q. Chen, C. M. Rost, J.-P. Maria, S. B. Sinnott, Phys. Rev. Lett. 2025, 134, 216101.

[85] K. Kaufmann, D. Maryanovsky, W. M. Mellor, C. Zhu, A. S. Rosengarten, T. J. Harrington, C. Oses, C. Toher, S. Curtarolo, K. S. Vecchio, NPJ Comput. Mater. 2020, 6, 42.

[86] P. Tukur, Y. Wei, Y. Zhang, H. Chen, Y. Lin, S. He, Y. Mo, J. Wei, Small 2025, 21, 2501946.

[87] H. Raza, J. Cheng, S. Kandasamy, M. Madithedu, N. Tewari, I. T. Bello, J. Wei, J. Xu, L. An, G. Zheng, S. T. Boles, Energy Environ. Mater. 2025, 8, e70058.

[88] H. Raza, J. Cheng, J. Xu, L. An, J. Wang, W. Nie, G. Zheng, G. Chen, Energy Environ. Mater. 2025, 8, e70007.

[89] Z. Grzesik, G. Smoła, M. Stygar, J. Dąbrowa, M. Zajusz, K. Mroczka, M. Danielewski, J. Eur. Ceram. Soc. 2019, 39, 4292.

[90] W.-X. Li, W.-R. Wang, D. Li, Q.-F. Jin, J.-B. Gao, J.-X. Zhao, Q.-C. Liang, Q.-B. Zhang, P. Chen, Rare Metals 2025, 44, 6053.

[91] A. R. Mazza, E. Skoropata, Y. Sharma, J. Lapano, T. W. Heitmann, B. L. Musico, V. Keppens, Z. Gai, J. W. Freeland, T. R. Charlton, M. Brahlek, A. Moreo, E. Dagotto, T. Z. Ward, Adv. Sci. 2020, 9, 2200391.

[92] A. Sarkar, R. Kruk, H. Hahn, Dalton Trans. 2021, 50, 1973.

[93] R. Witte, A. Sarkar, L. Velasco, R. Kruk, R. A. Brand, B. Eggert, K. Ollefs, E. Weschke, H. Wende, H. Hahn, J. Appl. Phys. 2020, 127, 185109.

[94] A. Mao, H.-X. Xie, H.-Z. Xiang, Z.-G. Zhang, H. Zhang, S. Ran, J. Magn. Magn. Mater. 2020, 503, 166594.

[95] G. A. Samara, A. A. Giardini, Phys. Rev. 1969, 186, 577.

[96] R. R. Sihombing, T. Scheike, J. Uzuhashi, H. Yasufuku, T. Ohkubo, Z. Wen, S. Mitani, H. Sukegawa, Mater. Today 2025, 88, 12.

[97] M. Kubisztal, Ceram. Int. 2023, 49, 19442.

[98] A. Sarkar, D. Wang, M. V. Kante, L. Eiselt, V. Trouillet, G. Iankevich, Z. Zhao, S. S. Bhattacharya, H. Hahn, R. Kruk, Adv. Mater. 2023, 35, 2207436.

[99] S. Rao, D. Sangwan, N. Yadav, R. Nagarajan, Ceram. Int. 2025, 51, 8147.

[100] Z. He, W. Xuan, T. Hu, G. Zhang, J. Chen, Q. Zhang, G. Shao, H. Song, Z. Ren, Ceram. Int. 2024, 50, 31598.

[101] D. Bérardan, S. Franger, D. Dragoe, A. K. Meena, N. Dragoe, Phys. Status Solidi (RRL) 2016, 10, 328.

[102] D. Bérardan, S. Franger, D. Dragoe, A. K. Meena, N. Dragoe, Phys. Status Solidi Rapid Res. Lett. 2016, 10, 328.

[103] J. Zhang, H. Liu, Y. Gu, J. Zhang, X. Zhang, X. Qi, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2022, 33, 9918.

[104] Z. Zheng, B. Liang, J. Gao, J. Ren, Z. Liu, X. Hou, J. Sun, S. Mei, Ceram. Int. 2023, 49, 32521.

[105] M. Xie, X. Li, Y. Lai, C. Qi, J. Yin, W. Gong, Y. Li, Q. Liu, C. Wu, J. Eur. Ceram. Soc. 2024, 44, 284.

[106] A. Salian, P. Pujar, R. V. Vardhan, H. Cho, S. Kim, S. Mandal, ACS Appl. Electron. Mater. 2023, 5, 2608.

[107] Y.-B. Lu, G.-X. Zhang, F.-Y. Yang, M.-Q. Yao, L.-Y. Liu, H. Pang, Rare Metals 2023, 42, 3212.

[108] F. Du, T. Yang, H. Hao, S. Li, C. Xu, T. Yao, Z. Song, J. Shen, C. Bai, R. Luo, D. Han, Q. Li, S. Zheng, Y. Zhang, Y. Lin, Z. Ma, H. Chen, C. Guo, J. Feng, S. Zhong, R. Mai, G. Hou, H. Qiu, M. Xie, X. Chen, Y. Yuan, D. Qian, D. Xiang, X. Chen, Z. Fu, G. Wang, H. Liu, J. Chen, G. Meng, X. Zhu, L.-Q. Chen, S. Zhang, X. Qian, Nature 2025, 640, 924.

[109] D. Zhao, X. Deng, L. Yang, J. Ye, G. Fan, Q. Zheng, D. Lin, Ceram. Int. 2024, 50, 16412.

[110] J. Wu, X. Ma, D. Zhou, H. Qi, R. Zhang, C. Huo, L. Chen, H. Li, S. Deng, L. Fan, J. Chen, Adv. Mater. 2025, 37, 2419134.

[111] H. Li, J. Zhao, Y. Li, L. Chen, X. Chen, H. Qin, H. Zhou, P. Li, J. Guo, D. Wang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 9078.

[112] W. Yang, S. Ullah, G. Zheng, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2024, 35, 82.

[113] H. Qi, L. Chen, S. Deng, J. Chen, Nat. Rev. Mater. 2023, 8, 355.

[114] F. Vayer, C. Decorse, D. Bérardan, D. Dragoe, N. Dragoe, J. Am. Ceram. Soc. 2023, 106, 2601.

[115] Y. Son, W. Zhu, S. E. Trolier-McKinstry, Adv. Electron. Mater. 2022, 8, 2200352.

[116] Y. Zhang, L. Chen, H. Liu, S. Deng, H. Qi, J. Chen, InfoMat 2023, 5, e12488.

[117] M. R. Krishnan, C. S. Bongu, E. H. Alsharaeh, Energy Environ. Mater. 2025, 8, e70032.

[118] P. Salimi, W. Vercruysse, S. Chauque, S. Yari, E. Venezia, A. Lataf, N. Ghanemnia, M. S. Zafar, M. Safari, A. Hardy, R. Proietti Zaccaria, D. Vandamme, Energy Environ. Mater. 2024, 7, e12758.

[119] R. Hou, Y. Wei, J. Zhang, J. Chen, S. Chen, S. Sun, G. Shao, P. Zhang, Adv. Sci. 2025, 12, e11072.

[120] L. Kong, X. Chen, B. Q. Li, H. J. Peng, J. Q. Huang, J. Xie, Q. Zhang, Adv. Mater. 2018, 30, 1705219.

[121] Y. He, L. Zhang, H.-w. Xiong, K.-c. Zhou, X. Kang, J. Alloys Compd. 2023, 965, 171428.

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

[123] B. You, N. Jiang, M. Sheng, M. W. Bhushan, Y. Sun, ACS Catal. 2015, 6, 714.

[124] Z. Liu, C.-L. Dong, Y.-C. Huang, J. Cen, H. Yang, X. Chen, X. Tong, D. Su, Y. Wang, S. J. J. Wang, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 14483.

[125] Y. Zheng, Y. Yi, M. Fan, H. Liu, X. Li, R. Zhang, M. Li, Z.-A. Qiao, Energy Storage Mater. 2019, 23, 678.

[126] H. Wang, W. Zhang, J. Xu, Z. Guo, Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1707520.

[127] Z. W. Zhang, H. J. Peng, M. Zhao, J. Q. Huang, Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1707536.

[128] S. A. Ahad, P. Ragupathy, S. Ryu, H. W. Lee, D. K. Kim, Chem. Commun. 2017, 53, 8782.

[129] X. Liang, A. Garsuch, L. F. Nazar, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 127, 3979.

[130] H. S. Kang, Y. K. Sun, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 1225.

[131] R. Carter, L. Oakes, N. Muralidharan, C. L. Pint, J. Phys. Chem. C 2017, 121, 7718.

[132] H. Shao, F. Ai, W. Wang, H. Zhang, A. Wang, W. Feng, Y. Huang, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 19892.

[133] Y. Liang, N. Deng, J. Ju, X. Zhou, J. Yan, C. Zhong, W. Kang, B. Cheng, Electrochim. Acta 2018, 281, 257.

[134] X. Ji, K. T. Lee, L. F. Nazar, Nat. Mater. 2009, 8, 500.

[135] R. Carter, D. Ejorh, K. Share, A. P. Cohn, A. Douglas, N. Muralidharan, T. M. Tovar, C. L. Pint, J. Power Sources 2016, 330, 70.

[136] S. Xin, Y. You, H. Q. Li, W. Zhou, Y. Li, L. Xue, H. P. Cong, ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 33704.

[137] L. Borchardt, M. Oschatz, S. Kaskel, Chem. Eur. J. 2016, 22, 7324.

[138] X. Liang, C. Hart, Q. Pang, A. Garsuch, T. Weiss, L. F. Nazar, Nat. Commun. 2015, 6, 5682.

[139] R. Carter, L. Oakes, N. Muralidharan, A. P. Cohn, A. Douglas, C. L. Pint, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 7185.

[140] Q. Sun, B. Xi, J. Y. Li, H. Mao, X. Ma, J. Liang, J. Feng, S. Xiong, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1800595.

[141] Y. Zhang, Y. Zhao, A. Yermukhambetova, Z. Bakenov, P. Chen, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 295.

[142] T. Nguyen, M. Boudard, L. Rapenne, M. J. Carmezim, M. F. Montemor, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 10875.

[143] C. Mullens, M. Pikulski, S. Agachan, W. Gorski, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13602.

[144] L. Tian, Z. Zhang, S. Liu, G. Li, X. Gao, Energy Environ. Mater. 2022, 5, 645.

[145] L. Tian, Z. Zhang, S. Liu, G. Li, X. Gao, Nano Energy 2023, 106, 108037.

[146] M. Hagen, D. Hanselmann, K. Ahlbrecht, R. Maça, D. Gerber, J. Tübke, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1401986.

[147] M. Zhao, B.-Q. Li, H.-J. Peng, H. Yuan, J.-Y. Wei, J.-Q. Huang, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 12636.

[148] Z.-X. Chen, M. Zhao, L.-P. Hou, X.-Q. Zhang, B.-Q. Li, J.-Q. Huang, Adv. Mater. 2022, 34, e2201555.

[149] X. Ren, H. Wu, Y. Guo, H. Wei, H. Wu, H. Wang, Z. Lin, C. Xiong, H. Liu, L. Zhang, Z. Li, Small 2024, 20, 2312256.

[150] H.-J. Peng, J.-Q. Huang, X.-B. Cheng, Q. Zhang, Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1700260.

[151] S. Nanda, A. Gupta, A. Manthiram, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1801556.

[152] C. Zhao, A. Daali, I. Hwang, T. Li, X. Huang, D. Robertson, Z. Yang, S. Trask, W. Xu, C.-J. Sun, G.-L. Xu, K. Amine, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202203466.

[153] Y. Li, H. Wu, D. Wu, H. Wei, Y. Guo, H. Chen, Z. Li, L. Wang, C. Xiong, Q. Meng, H. Liu, C. K. Chan, Adv. Sci. 2022, 9, 2200840.

[154] S. Ji, Y. Cui, T. Lu, J. Xi, ACS Appl. Mater. Interfaces 2025, 17, 21084.

[155] X. Wang, L. Zhang, C. Zhang, X. Ma, Q. Jin, L. Li, Z. Zhang, X. Zhang, L. Wu, J. Energy Chem. 2025, 105, 292.

[156] Y. Huang, J. Wang, W. Zhao, L. Huang, J. Song, Y. Song, S. Liu, B. Lu, J. Energy Chem. 2025, 102, 263.

[157] H. Fan, Y. Si, Y. Zhang, F. Zhu, X. Wang, Y. Fu, Green Energy Environ. 2024, 9, 565.

[158] M. Asim, A. Hussain, V. Niščáková, A. S. Fedorková, N. Király, N. K. Janjua, J. Energy Storage 2025, 133, 118083.

[159] Y. Hao, Y. Li, U. Ali, Y. Fang, Z. Jin, L. Zhang, L. Li, B. Liu, C. Wang, J. Energy Storage 2025, 115, 116040.

[160] S.-H. Chung, Y.-H. Wu, Y.-H. Tseng, T. X. Nguyen, J.-M. Ting, ChemSusChem 2023, 16, e202300135.

[161] Y. Li, Y. Hao, U. Ali, M. Sui, Q. Zhang, L. Zhang, L. Li, B. Liu, C. Wang, Inorg. Chem. Front. 2025, 12, 5170.

[162] J. Xi, B. Zhao, Y. Lv, Y. Yuan, P. Du, ACS Appl. Mater. Interfaces 2025, 17, 50765.

[163] N. Shen, T. Li, B. Li, Y. Wang, H. Liu, C. Guo, X. Chen, J. Li, Nanoscale 2024, 16, 7634.

[164] Y.-H. Tseng, Y.-C. Lin, Y.-H. Wu, J.-M. Ting, S.-H. Chung, J. Energy Storage 2023, 68, 107767.

[165] A. Chatterjee, D. Ganguly, R. Sundara, S. S. Bhattacharya, Batteries Supercaps 2023, 6, e202300082.

[166] Y.-Q. Wang, H.-M. Wang, Y.-C. Jiang, G.-R. Li, S. Liu, X.-P. Gao, ACS Appl. Energy Mater. 2023, 6, 8377.

[167] L. Tian, Z. Zhang, S. Liu, G. Li, X. Gao, Nano Energy 2023, 106, 108037.

[168] S. Yu, Y. Song, X. Li, F. Liu, H. Chang, H. Wang, J. Li, Chem. Commun. 2025, 61, 4666.

[169] X. Wang, L. Yang, Y. Wang, Q. Li, C. Chen, B. Zhong, Y. Chen, X. Guo, Z. Wu, Y. Liu, Y. Liu, Y. Sun, J. Colloid Interface Sci. 2022, 606, 666.

[170] H. Wu, X. Hu, M. Shao, S. Zhang, G. Chen, Can. J. Chem. Eng. 2022, 100, 2417.

[171] X. Fang, M. Zhang, Y. Gao, J. Guo, Y. Li, Ionics 2022, 28, 1189.

[172] S. Yao, R. Guo, Z. Wu, M. Liu, X. Qian, X. Shen, T. Li, L. Wang, Y. Wang, S. Qin, J. Electroceram. 2020, 44, 154.

[173] D. Li, H. Li, S. Zheng, N. Gao, S. Li, J. Liu, L. Hou, J. Liu, B. Miao, J. Bai, Z. Cui, N. Wang, B. Wang, Y. Zhao, J. Colloid Interface Sci. 2022, 607, 655.

[174] S. Chen, Y. Ming, B. Tan, S. Chen, Electrochim. Acta 2020, 329, 135128.

[175] T. Sun, X. Zhao, B. Li, H. Shu, L. Luo, W. Xia, M. Chen, P. Zeng, X. Yang, P. Gao, Y. Pei, X. Wang, Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2101285.

[176] Y. Guo, J. Li, R. Pitcheri, J. Zhu, P. Wen, Y. Qiu, Chem. Eng. J. 2019, 355, 390.

[177] A. Wei, L. Wang, Z. Li, J. Alloys Compd. 2022, 899, 163369.

[178] Y. H. Seon, R. Saroha, J. S. Cho, Compos. Part B Eng. 2022, 237, 109856.

[179] M. Liu, S. Jhulki, Z. Sun, A. Magasinski, C. Hendrix, G. Yushin, Nano Energy 2021, 79, 105428.

[180] X. Zhao, J. Wang, X. Sun, K. Wei, W. Wang, A. Wang, Y. Huang, Y. Guan, J. Electrochem. Soc. 2021, 168, 040506.

[181] C. Qi, H. Li, J. Wang, C. Zhao, C. Fu, L. Wang, T. Liu, ChemElectroChem 2021, 8, 90.

[182] Y. Wang, H. Yu, A. Majeed, X. Shen, S. Yao, T. Li, S. Qin, J. Alloys Compd. 2022, 891, 162074.

[183] H. Li, C. Li, N. Liu, Y. Wang, Y. Zhang, J. Alloys Compd. 2020, 818, 152868.

[184] W. Wang, Z. Yu, L. Yue, I. Çaha, W. Zhang, Q. Chen, H. Huang, F. Lin, Y. Zhao, J. Zeng, J. Lu, F. L. Deepak, L. Liu, ACS Nano 2025, 19, 27440.

[185] R. Gao, Y. Zhang, P. Chen, T. Yan, X. Gao, Adv. Funct. Mater. 2025, 35, 2502090.

[186] Y. Lu, Y. Zhang, H. Yan, P. K. Chu, J. Cheng, Y. Luo, Chem. Eng. J. 2025, 519, 165230.

[187] T. G. Ritter, S. Pappu, R. Shahbazian-Yassar, Batteries 2024, 10, 96.

[188] Y. Yao, J. Chen, R. Niu, Z. Zhao, X. Wang, Meta 2023, 13, 833.

[189] P.-F. Li, Z.-J. Cao, Y.-J. He, K. Jia, C.-H. Xiao, R. V. Kumar, K. Xi, Tungsten 2025, 7, 795.

[190] X. Zhao, Z. Fu, X. Zhang, X. Wang, B. Li, D. Zhou, F. Kang, Energy Environ. Sci. 2024, 17, 2406.

[191] Q. Wang, C. Zhao, J. Wang, Z. Yao, S. Wang, S. G. H. Kumar, S. Ganapathy, S. Eustace, X. Bai, B. Li, M. Wagemaker, Nat. Commun. 2023, 14, 440.

[192] M. Wang, M. Zheng, J. Lu, Y. You, Joule 2024, 8, 2467.

[193] S. C. Kim, J. Wang, R. Xu, P. Zhang, Y. Chen, Z. Huang, Y. Yang, Z. Yu, S. T. Oyakhire, W. Zhang, L. C. Greenburg, M. S. Kim, D. T. Boyle, P. Sayavong, Y. Ye, J. Qin, Z. Bao, Y. Cui, Nat. Energy 2023, 8, 814.

[194] L. Liu, Z.-J. Chen, G.-Y. Zhu, B.-H. Huang, B. Wang, Y. Yao, D.-S. Bin, X. Rui, Y. Yu, Energy Environ. Sci. 2025, 18, 2668.

[195] Q. Zhou, X. Xiong, J. Peng, W. Wu, W. Fan, H. Yang, T. Wang, Y. Ma, F. Wang, Y. Wu, Energy Environ. Mater. 2025, 8, e12831.

[196] F. Na, X. Li, J. Wang, X. Cheng, J. Zhang, Y. Wang, H. Lin, L. Zhan, L. Ling, Y. Zhang, Energy Storage Mater. 2025, 78, 104228.

[197] J. Sun, W. Liu, F. Liang, R. Liu, Y. Yao, Q. Zou, P. Dong, S. Wang, Adv. Funct. Mater. 2025, 36, e10855.

[198] C. Liu, R. Xie, J. Zhou, W. Xie, Q. Chen, D. Cai, C. Zhang, H. Zhan, J. Mater. Chem. A 2025, 13, 27269.

Rights & permissions

2026 The Author(s). Energy & Environmental Materials published by John Wiley & Sons Australia, Ltd on behalf of Zhengzhou University.