凭借可精准调控的分子结构与高效电荷传输能力，电活性共轭聚合物近年来在电致变色储能材料领域展现出突出优势。然而，在水系电解液中实现兼具高空气稳定性的n型共轭聚合物电致变色储能材料，始终是领域内的重大挑战；传统共轭聚合物还存在电荷迁移率低、循环稳定性差等缺陷，且水系n型共轭聚合物报道稀缺、性能薄弱，成为组装高性能水系双极全聚合物电致变色器件的核心瓶颈。

高性能空气稳定水系n型电致变色储能聚合物，需满足高电子亲和能、高效可逆氧化还原活性、高电子/离子电导率与扩展共轭骨架四大核心条件。梯形共轭聚合物凭借双链刚性结构、共价键旋转受限的特性，天然具备优异导电性、结构稳定性与极化子离域能力，成为破解上述技术难题的关键材料体系。

日前，江西理工大学新能源材料与器件研究所曾金明教授团队在英国皇家化学会顶级期刊Materials Horizons上发表题为《π-Conjugation-extended benzoimidazoisoindolone-based n-type ladder polymers for highly air-robust aqueous sodium-ion electrochromic energy storage》的研究论文，首次构建苯并咪唑异吲哚酮基n型全共轭梯形聚合物体系，彻底解决了n型共轭聚合物在空气与水系电解液中电致变色循环稳定性不足的痛点，系统阐明了其双功能储能-变色机制，为高性能水系电致变色储能器件提供了全新材料方案。

研究聚焦苯并咪唑异吲哚酮骨架，以1,2,4,5-苯四胺四盐酸盐为核心前驱体，分别搭配萘四甲酸二酐、苝四甲酸二酐，通过溶剂热法在FTO玻璃基底上直接制备BBL-EC与BAL-EC两种聚合物薄膜。系统表征与第一性原理计算表明，两种材料均具备高度有序的层状结晶结构、优异的热稳定性与光稳定性；其中扩展π共轭结构的BAL-EC，拥有更大比表面积、更低电荷传输阻抗与更快钠离子扩散速率，综合性能显著优于BBL-EC。在空气氛围水系钠离子电解液中，BAL-EC展现出突破性性能：740 nm波长下光学对比度高达53.8%，1200次循环后性能无衰减；比电容达到257.22 mAh g^-1，着色/褪色响应时间仅6.2 s/6.4 s，0~40℃宽温域内性能保持稳定，核心指标远超同类共轭聚合物材料。结合原位拉曼光谱与X射线光电子能谱，研究首次明确该类材料的作用机制：通过羰基优先还原、咪唑环后续还原的分步电子转移过程，实现颜色切换与能量存储的协同调控，赝电容主导的电荷存储动力学进一步赋予材料优异的倍率与循环性能。

综上，苯并咪唑异吲哚酮基n型全共轭梯形聚合物实现了空气稳定性、水系兼容性、电致变色与储能性能的多重突破，是智能窗、可视化储能系统、有机电化学晶体管等器件的理想材料，也为下一代高效、稳定、环保的电致变色储能材料开发奠定了坚实的科学与技术基础。

1.文献信息

论文题目：π-Conjugation-extended benzoimidazoisoindolone-based n-type ladder polymers for highly air-robust aqueous sodium-ion electrochromic energy storage

第一作者：谢浩琳（江西理工大学）

共同第一作者：曾金明（江西理工大学）

通讯作者：曾金明（江西理工大学）

通讯单位：

江西理工大学稀土学院新能源材料与器件江西省重点实验室

华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室

忠南大学化学工程与应用化学系

2.文献链接

https://doi.org/10.1039/D5MH01972A