复旦大学，又一重磅Nature Materials ！

背景: 高比能电池的发展需要协同提升电极材料的本征容量与输出电压，这依赖于对电极反应路径的深入理解与调控。当前电极反应类型（沉积、嵌入、转化）在容量、可逆性和动力学方面各有优劣，其中转化型反应虽具有高理论容量，但面临动力学缓慢和结构稳定性差等挑战。研究目的: 本研究旨在通过调控电极反应路径，突破传统嵌入反应的容量限制，实现容量与电位的同步优化。以钒基电极为模型，探索利用OH⁻诱导V–O键活化，将V₂O₃从近中性环境下的单电子嵌入反应转变为强碱性环境中的V₂O₃/Na₃VO₄四电子转化反应。为此，进一步构筑介孔碳包覆的V₂O₃ (mesoC@V₂O₃) 结构作为局域“微反应器”，以富集OH⁻、稳定界面pH并缓冲结构应变。结论: 实验证明，OH⁻诱导的反应路径切换使mesoC@V₂O₃负极实现了高达700 mAh g⁻¹的可逆容量、低电位(−0.95 V vs. SHE)及超过3000次的循环寿命。匹配NiOOH正极构建的碱性Ni-V全电池也展现出高能量密度和稳定循环（>1200次）。本研究揭示了OH⁻通过削弱V–O键活化反应路径的机制，证明了“反应路径工程”是突破材料体系局限、构建高比能水系电池的有效范式。