锂离子电池一直被认为是最有前景的电化学储能体系之一。近年来,锂离子电池得到了广泛的研究并实现商业化,但是锂离子电池也存在易燃易爆炸等安全性问题,而且未来如大范围使用,锂资源也将面临枯竭。近年来,以铝离子电池为代表的多价离子电池广受关注,铝资源相对丰富,是地壳中储量最丰富的金属(7.73%),金属铝作为电池负极是一种高能量载体,理论比容量达2980 mAh/g,每年的开采量是金属锂的1000多倍,价格相对低廉、常温下安全稳定、可回收再利用、对环境污染低,因此铝为电池负极的理想材料。本文通过对国内外铝离子电池的研究现状的分析发现,近年来,关于铝离子电池的研究多集中于正极材料,但除了碳材料(如石墨或石墨烯)之外,多存在着库仑效率低、放电平台不稳、放电电压低、可逆性差、不稳定等问题。主要原因为由于电化学过程中过量离子的嵌入和脱嵌或电极结构不稳定,使得硫化物、氯化物、过渡金属氧化物等正极材料存在体积膨胀和结构分解等问题,这些问题导致了电池的电化学性能差,限制了铝离子电池的实用化和商业化。不同于前人使用三维(石墨)与二维(石墨烯)碳材料作为正极,本研究初次尝试使用具备一维结构的碳材料,也就是碳纳米管(单壁碳管与多壁碳管),我们主要研究了碳纳米管的石墨化程度、显微结构与缺陷程度对于电池性能,比如高充放电倍率、高循环稳定性、高放电电压等特性的影响。实验结果指出,使用高石墨化多壁碳纳米管作为正极的单电池的比电容量可达60 mAh/g,放电电压平台2.25-2 V和1.9-1.5 V,在1200 mA/g的电流密度下可稳定循环1000次,且在72h内的自放电率仅有0.5%。另外,本研究也发现在充电过程中,氯铝酸根阴离子插层到多壁碳纳米管后会使石墨层状结构转换成非结晶态,在放电后又恢复成原本的石墨层状结构。