能源的利用和环境的可持续发展是人类生存与文明延续的两个重要问题。随着煤、石油等化石能源的日益枯竭,人类对清洁和可再生能源的需求将不断增加。因此,发展高效、环保和低成本的电化学大规模储能技术对于合理利用可再生能源至关重要。因其低成本,丰富的资源、对环境友好、出色的安全性以及较高的理论能量密度等优点,铝离子电池技术被认为是未来大规模储能领域中最具前景的电化学技术之一。一般来说,铝离子电池可以采用金属铝做为负极材料,石墨化碳作为正极材料,路易斯酸碱混合物为电解液。在路易斯酸碱混合物中,路易斯酸多采用三氯化铝,路易斯碱多为氯化咪唑类化合物如1-乙基-3-甲基咪唑氯化物。然而氯化咪唑类化合物相对高昂的成本,严重制约了铝离子电池的大规模应用。本文通过物理混合三氯化铝（Al Cl3）路易斯酸与N-甲基乙酰胺（N-Methylacetamide,NMA）路易斯碱制备了新型室温高离子电导低共熔电解液（AlCl3/NMA）。基于该电解液,以金属铝负极,寡层石墨烯作为正极构建了一种绿色、低成本、易制备、高比能和长寿命的新型铝离子电池。研究了金属铝在Al Cl3/NMA低共熔电解液的可逆电化学沉积和溶解行为,以及在电解液中寡层石墨烯的离子存储机制。具体研究结果如下:（1）基于AlCl3/NMA二元低共熔溶剂发展新型铝离子电池电解液。室温下,当Al Cl3/NMA摩尔比1.0≤r≤1.1时二元混合物为固态;当1.2≤r≤1.3二元混合物呈凝胶状;当1.4≤r≤1.7时二元混合物为离子电导率1 m S cm-1左右的澄清透明液体;当r≥1.7二元混合物有Al Cl3固体。拉曼光谱证实Al Cl3/NMA溶液中存在Al2Cl7-、Al Cl4-和[Al Cl2（NMA）n]+络合离子;红外图谱表明N-甲基乙酰胺作为路易斯碱,其羰基中的氧原子和酰胺基中的氮原子为电子给体,与铝离子形成络合阳离子[Al Cl2（NMA）n]+与中性分子（Al Cl3）x（NMA）y。27Al核磁共振研究证明,随着Al Cl3的含量的增加,溶液中的阴离子Al Cl4-会Al Cl3反应生成Al2Cl7-,进一步生成Al3Cl-10,同时中性分子Al Cl3（NMA）也会转变为Al2Cl6（NMA）,并在Al Cl3/NMA（r≥1.3）溶液中出现Al Cl3（NMA）2分子。（2）在AlCl3/NMA（r=1.6）溶液中,铝金属在金电极发生可逆的电化学沉积和溶解,当电流密度为700 m A g-1时,极化电压仅为0.2 V,库伦效率为96.5%。铜箔作为基底电极时,铝在该溶液中同样表现出良好的电化学沉积溶解行为,并可在其表面形成均匀致密层。寡层石墨烯正极在Al Cl3/NMA溶液中存在两种离子储存机制,即插层行为与表面吸附行为。寡层石墨烯在1.22 V(VS.Al/Al3+)发生含有铝和氯元素的阴离子插层反应,并在2.16 V(VS.Al/Al3+)时与阴离子形成一阶石墨层间化合物,对应在电流密度为200 m A g-1下其插层比容量为110m Ah g-1。寡层石墨烯在长时间循环后,能发生自活化过程;相比插层行为表面吸附行为开始逐渐占据主导地位,并成为寡层石墨烯比容量的主要贡献。以Al Cl3/NMA（r=1.6）为电解质的铝-石墨烯电池,其工作电压高达2.4 V,在电流密度500 m A g-1下循环超2000次,库伦效率大于98%,能量密度为244 Wh kg-1,功率密度为607 W kg-1。