镍基碱性电池已在我们的生活中随处可见。然而，负极材料在成本、寿命、绿色环保等方面的局限性，掣肘着镍基电池的进一步发展。鉴于此，北京理工大学庞思平教授、黄河教授及吉维肖助理教授通过对传统偶氮化合物的骨架重排，构建了具有低电位、高容量的有机负极——苯并[c]噌啉及其衍生物（BCCs）。BCCs是一类具有稠环结构的偶氮化合物，同时还具有显著的芳香性和Brønsted碱性，使其在碱性溶液中展现出较低的电位和本征不溶性。将其与已商业化的氢氧化镍正极配对时，BCC/Ni(OH)₂电池展现出高达297 mAh g⁻¹的容量、1.3 V的较高工作电压，以及约16,000次的超长循环寿命。更值得一提的是，该电池在8 M KOH电解质中，可以在−85 °C的极端温度下高效运行，大幅提升了镍基碱性电池的环境适应性。作者通过将BCCs与二氢形式的4,4’-偶氮吡啶进行配对，进一步探索了全有机碱性电池的可行性。得益于小分子的独特性质，全有机电池展现出高容量（236 mAh g⁻¹）、快速充电（1200C）和易于回收的优势。总体而言，骨架重排策略为开发高性能碱性电池有机负极的开发提供了有效的解决方案。

相较于传统的偶氮苯，BCCs的电位降低显著。通过密度泛函理论（DFT）计算，验证了骨架重排对BCC芳香性的提升，并揭示了其反应路径。

BCC在镍基碱性电池中表现出优异的电化学性能，具有高的工作电压1.3 V，超长的循环寿命 (在20 C下循环约16,000次)，这主要得益于BCCs的低工作电位以及碱性溶液中的本征不溶性。

通过对KOH溶液浓度进行调节，Ni(OH)₂-BCC电池实现了在−85℃下的稳定工作。利用拉曼光谱测试，揭示了不同浓度KOH溶液凝固点变化的内在原因，为电解液的低温优化提供指导。

将BCCs与4,4’-偶氮吡啶的二氢还原态（4,4’-Azpy-2H）配对，构建了全有机碱性电池。该电池具有高容量（236 mAg g⁻¹），快速充电特性（1200 C）并且易于回收。

该工作提出的骨架重排策略为降低有机负极的电压、提高其稳定性提供新的解决方案。同时，基于该有机负极的电池在极端低温条件下表现出的优异性能，大幅提升了镍基碱性电池的环境适应性。这些发现为未来耐久、可持续且适用于严苛环境的水系碱性电池技术提供了有益的参考。