随着全球工业的大规模发展,随之而来的环境污染和能源危机问题日益严重,因此,急需发展高安全、低成本、高效率的绿色可持续储能系统。目前,储能领域以锂离子电池(LIBs)技术的发展最为成熟,但受限于锂资源短缺和锂电池易燃等问题严重阻碍了LIBs的大规模应用。铝离子电池(AIBs)因其全球储量丰富、不易燃、低成本和高能量密度等特点,激起了科研工作者对AIBs的研究兴趣。本文针对基于离子液体电解质的AIBs进行设计和优化,以三氟甲磺酸铝(Al(OTF)_3)或者无水氯化铝(AlCl_3)作为基于离子液体电解质的AIBs中铝离子来源,并对基于离子液体(IL)电解质的AIBs的储能机理和电化学性能进行研究,主要的研究成果如下:(1)通过将无水AlCl_3和盐酸胍(Gdn HCl)按照不同摩尔比例进行混合,制备了用于AIBs的AlCl_3-Gdn HCl离子液体类似物电解质,探讨了AlCl_3的浓度对电解质电化学性能的影响,并研究了AlCl_3-Gdn HCl电解质的铝储存机制。使用AlCl_3-Gdn HCl的铝-石墨电池,表现出优异的电化学性能。在1 A g~(-1)的电流密度下,展现出的放电比容量约为125 m A h g~(-1),并提供近99.5%的高库仑效率(CE);在100 m A g~(-1)下,提供的放电比容量为128 m A h g~(-1)。通过电化学机理研究和材料表征分析,证明了AlCl_3-Gdn HCl电解质中AlCl_4~-和Al_2Cl_7~-阴离子的存在,在充放电过程中伴随有铝络合离子嵌入/脱出的电化学机制,并证实了AlCl_3-Gdn HCl电解质具备高度可逆的铝沉积/溶解特性。(2)在Al-S电池体系中,基于Alselleckchem PF-6463922Cl_3/1-乙基-3-甲基获悉更多咪唑氯化物([EMIm]Cl)IL电解质,研究了水溶性三官能共价交联的c-QACES粘结剂电化学性能,c-QACES粘结剂是由季铵型阳离子醚化淀粉(QACES)和琥珀酸酐(SA)混合制备而成。在200 m A g~(-1)电流密度下,使用c-QACES粘结剂的Al-S(c-QACES@S)显示出的放电比容量高达1452.1 m A h g~(-1),并且在100次循环后仍然获得了465.2m A h g~(-1)放电比容量,大大的改善Al-S低容量问题。非原位SEM表征手段证明了c-QACES@S显著改善的多硫化物捕获能力和循环稳定性。实验结果表明,c-QACES粘合剂是一种解决Al-S电池快速容量衰减的低成本设计,并为高性能Al-S电池的环保功能性粘结剂的开发提供了一种策略。(3)开发了一种应用于AIBs的准固态铝盐离子凝胶电解质(Al-IGE),Al-IGE是通过将PVDF-HFP和Al(OTF)_3溶解到NMP溶剂中而制备。Al-IGE展现出聚合物结构特征,并能够在引入Al(OTF)_3离子的条件下不影响其聚合物结构。Al-IGE具备高度的柔性、无腐蚀性和环境友好等特点。在200 m A g~(-1)电流密度下,使用Al-IGE搭配Mn O_2正极材料组装的AIBs展现出首圈为408.5 m A h g~(-1)的比容量,并在弯曲、裁剪状态下显示出正常的工作电压。Al-IGE可以突破了传统电解液的局限,可以在不锈钢集流体的扣式电池进行组装,Al-IGE的研究为无腐蚀效应的高性能柔latent infection性铝离子电池的设计提供了一种有效的解决方案。