不断增长的清洁和可再生能源需求正在推动先进电化学能量存储设备的快速发展，这对于实现2060年碳中和目标至关重要。自1994年首次引入以来，水系电池因其低成本、本质安全性和电解液的高离子导电性（可达1 S cm^-1）而成为实现可持续发展最具吸引力的能量存储技术之一。在未来水系电池的开发中，具有高理论容量的转换型负极材料扮演着关键角色。

然而，这些材料的应用长期受到循环稳定性差和氧化还原动力学缓慢的限制。

最近，武汉理工大学刘金平教授团队提出将转换反应限制在层状结构宿主中的新思路，并通过简单水热合成方法，成功制备了一种新型铁基羟基氧化物柱撑层状钛酸钠（FeNTO）负极，展示了其在水系电池中的应用。

这种FeNTO负极利用亚纳米层间结构的高稳定性和空间限制效应来解决铁基负极的关键问题。在这种亚纳米空间和稳定的二维层状结构中，二维插层宿主被激活，电子通过TiO₆层板传输引发的转化反应（Fe³⁺⇌Fe⁰）具有更高的可逆性，极大缩短了离子传输路径，降低了氧化还原极化，从而使转换反应在水电解和氢氧化物沉积之前发生，同时体积膨胀完全受到限制。值得注意的是，电解液中的阳离子能够嵌入层状宿主中进行电荷补偿，使FeNTO能够在各种水系电解质（如Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等）中稳定运行。

在功能性凝胶电解质的辅助下，进一步组装了中性和碱性两种类型的准固态水系电池。这些电池表现出极低的氧化还原极化、长循环稳定性以及高的能量密度和功率密度。

FeNTO薄膜的合成技术易于扩展，可用于制作高电压软包电池（通过串联技术），这些电池可以缝制到衣物中，为可穿戴或微型电子设备提供动力，并能够抵御极端机械损伤。该工作独特的亚纳米层间转化化学提供了一种多功能策略，将转换反应的高容量与插层宿主材料的高稳定性相结合，为开发高性能水系电池电极材料提供了全新思路。