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当今社会面临重大的能源和环境问题,可持续发展理念越来越受到人们的关注,开发新型能源系统成为实现这一理念的必经之路。二次电池是解决清洁能源的地域性分布不均的常见方法,开发安全、环保以及高容量电池成为各国科学家重要的工作。由于锂电池存在锂资源短缺及易燃等问题,限制了锂离子电池的发展,因此具有高容量、快速充放电、铝资源丰富等优点的铝离子电池(AIBs)成为新的研究热点。本文针对AIBs电解液进行设计,以AlC13作为A1配合物前驱体、将酰胺、盐酸盐和氯化铵类材料作为阳离子前驱体合成一系列AIBs电解液,并对电池的电化学性能和储能机理进行了详细的研究和报道,具体的研究成果如下:(1)通过将无水AlC13和己内酰胺(CPL)按照不同摩尔比例混合制备合成离子液体作为AIBs电解液,探讨了尿素(Urea)对电解液电化学性能的影响,并阐述了 AIBs的充放电机理。AlC13/CPL作为AIBs电解液展现的充电截止电压高达2.7 V,电池展现出高容量、高稳定性和较好的倍率性能。研究发现将适量的尿素添加到AlC13/CPL电解液中,AIBs的放电比容量提升幅度高达16.67-30%,提升了 AlC13/CPL的电化学性能;通过对离子液体的化学性质比较、电导率测试和电阻分析,得出了尿素使得电池性能提高的原因。并通过Raman、XRD、电子探针等表征了电解液的微观性质,表明了电解液中AlC14-和A12C17-离子的存在,阐述了 AIBs在AlC13/CPL和AlC13/Urea/CPL体系下充放电过程中伴随AlC14-离子的嵌入和脱嵌的电化学机理,为AIBs的研究与发展提供了新的见解。(2)通过将A1配合物前驱体AlC13分别与咪唑盐酸盐(ImidazoleHCl)和吡啶盐酸盐(PC)合成AIBs电解液,分别测试了 AIBs的电化学性能并阐述了电池的充放电机理。AlC13/ImidazoleHCl和AlC13/PC分别以商业石墨和球形石墨作为阴极,电解液表现出优良的电化学性能,降低了 AIBs正极材料的门槛,减少了 AIBs成本。通过Raman表征对电解液的化学本质进行表征,表明AlC14-和A12C17-的存在,这给电解液赋予了较好的电导率特性。通过XPS、EDS等表征分析了 AlC14-的插层/脱层机制,验证了盐酸盐材料适合作为AIBs电解液阳离子前驱体。AlC13/ImidazoleHCl和AlC13/PC的优良的电化学性能表现,为其它盐酸盐类材料合成AIBs电解液开辟了新的道路。(3)通过将AlC13分别和苄基三甲基氯化铵(BTMAC)与三乙基苄基氯化铵(TEBAC)在合成两种新型AIBs电解液,分别以天然石墨和商业石墨作为阴极进行性能测试与表征,并阐述了 AIBs充放电过程中氯铝酸根离子嵌入/脱嵌机制。AlC13/BTMAC电解液在超高电流密度下展现出较好的电化学性能。AlCl3/TEBAC电解液在25 A g-1时展现出了优越的充电能力,仅需要13秒就能充满电。本文首次将铝电沉积和AIBs电解液的研究结合在一起,阐述了离子液体在两个领域的应用联系,为AIBs电解液的研究开辟了新道路。实验表明AlC13/BTMAC与A1C13/TEBAC离子液体是AIBs非常有潜力的电解液。