CN109755639A - 铝离子电池固体电解质溶液与电池 - Google Patents

铝离子电池固体电解质溶液与电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝离子电池固体电解质溶液与电池。铝离子电池固体电解质溶液由三氯化铝、活化剂、增稠剂和助熔剂组成。先将活化剂与增稠剂，或活化剂、增稠剂与助熔剂的混合物加热至熔融，再加入三氯化铝，干燥环境下冷凝得到熔融态固体电解质溶液。组装电池时先将固体电解质溶液加热至熔融，再将碳电极阴极和铝阳极浸没于该熔体中，抽真空冷却固化并密封电池壳体后即得到一种固态铝离子电池。它是一种能重复充放电的二次电池，具有能量密度高，性价比高，安全性优于锂离子电池，能快速充放电等优点，适合于用作乘用车动力电池，也可以用做与可再生能源发电装置配套的储能装置。

Description

铝离子电池固体电解质溶液与电池
技术领域
本发明属于能源领域，具体涉及一种铝离子电池固体电解质溶液与电池。
背景技术
铝离子电池在安全性能、高能量密度和充放电循环寿命等方面均优于锂离子电池，使得铝离子电池被认为是有可能替代锂离子电池的下一代动力电池。目前已经公开的铝离子电池基本上都使用了液体电解质，电解质溶液泄漏会导致电池失效或引发自燃。此外，在液体电解质溶液中，充放电反应会在铝阳极上形成晶枝，会导致电池内部短路。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝离子电池固体电解质溶液与电池。
本发明尝试为铝离子电池提供一种固体电解质溶液，并将这种电解质溶液应用于固态铝离子电池。本发明具体采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种铝离子电池固体电解质溶液，它是由三氯化铝、活化剂、增稠剂和助熔剂组成，三氯化铝与活化剂的摩尔比介于1:1至1.5:1。
这种固体电解质溶液的一种制备方法包括以下步骤：
1)先将活化剂和增稠剂加热至熔点得到熔体；对熔点高于130℃的活化剂，则需添加活化剂重量0.5至2倍的助溶剂，加热至混合物熔化后得到混合熔体。增稠剂用量相当于活化剂、助溶剂总重量的3％至10％。
2)在搅拌的同时，在熔体或混合熔体中加入三氯化铝，三氯化铝与活化剂的摩尔比介于1:1至1.5:1；隔绝空气冷却后得到固体电解质溶液。
所述的活化剂是季铵盐或咪唑盐中的一种或数种。其中季铵盐化学通式为R4NCl。式中R为碳原子数为1至18的烷基，四个R可以为相同，也可以为不同的有机基团，代表性化合物如：十六烷基三甲基氯化铵，十八烷基三甲基氯化铵，双十烷基二甲基氯化铵，双十八烷基二甲基氯化铵，四乙基氯化铵，四丙基氯化铵，四丁基氯化铵，四戊基氯化铵。咪唑盐是咪唑、烷基咪唑的氯化物，化学式可以表示为：(C3H3N2)·Cl、(C3H2N2R)·Cl或(C3HN2R1R2)·Cl，其中R，R1和R2均为烷基，R1和R2可以为相同，也可以为不同的烷基；代表性化合物如：氯化1-乙基-3-甲基咪唑，氯化1-丁基3-甲基咪唑，氯化1-己基-3-甲基咪唑，氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑。
所述的助熔剂是碳酸乙烯脂(Ethylene Carbonate，缩写EC)。
所述的增稠剂是分子量在五千至一万之间的聚乙二醇。
第二方面，本发明提供了一种采用上述任一方案所述的固体电解质溶液的电池，其特征在于，它包括有壳体，金属铝阳极，碳阴极和固体电解质溶液。在铝阳极和碳阴极之间设置绝缘且允许离子透过的隔膜，或者使二者之间保持0.5-1.5mm的间隔。该电池是一种二次电池，电池放电后可重新充电重复使用。
这种电池的组装和使用方法步骤如下：
1)先将固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内；
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1-2小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
所述的铝阳极是用金属铝板或金属铝棒制成的电池阳极，它的形状需与碳阴极匹配。
本发明提供的铝离子电池固体电解质溶液具有电化学活性和电导率高的优势，适用于各种铝离子电池。基于这种电解质溶液的铝离子固态电池，具有能量密度高，性价比高，安全性优于锂离子电池，能快速充放电等优点，适合于用作乘用车动力电池，也可以用做与可再生能源发电装置配套的储能装置。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。各种实现方式中的技术特征在没有相互冲突的情况下，均可进行组合，不构成对本发明的限制。
本发明第一方面是提供了一种铝离子电池固体电解质溶液，它是由三氯化铝、活化剂、增稠剂和助熔剂组成，三氯化铝与活化剂的摩尔比介于1:1至1.5:1。
三氯化铝在电解质溶液中的作用是提供铝离子源，但它属于共价化合物，即便是在熔融、溶解状态也不能直接电离出铝离子，因此它在电解质溶液中需和活化剂组合使用。
所述的活化剂是季铵盐或咪唑盐中的一种或数种。其中季铵盐化学通式为R4NCl。式中R为碳原子数为1至18的烷基，四个R可以为相同，也可以为不同的有机基团，代表性化合物如：十六烷基三甲基氯化铵，十八烷基三甲基氯化铵，双十烷基二甲基氯化铵，双十八烷基二甲基氯化铵，四乙基氯化铵，四丙基氯化铵，四丁基氯化铵，四戊基氯化铵。咪唑盐是咪唑、烷基咪唑的氯化物，化学式可以表示为：(C3H3N2)·Cl，(C3H2N2R)·Cl，(C3HN2R1R2)·Cl，其中R，R1和R2均为烷基，R1和R2可以为相同，也可以为不同的烷基；代表性化合物如：氯化1-乙基-3-甲基咪唑，氯化1-丁基3-甲基咪唑，氯化1-己基-3-甲基咪唑，氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑。
活化剂属于离子型化合物，以季铵盐为例，阳离子为(R4N)+，阴离子为Cl-离子。在固体电解质溶液中，活化剂能与的三氯化铝发生加合反应，如(1)至(4)式：
(R4N)Cl+AlCl3＝(R4N)[AlCl4](1)
(R4N)[AlCl4]+AlCl3＝(R4N)[Al2Cl7](2)
(R4N)[Al2Cl7]+AlCl3＝(R4N)[Al3Cl10](3)
(R4N)[Al3Cl10]+AlCl3＝(R4N)[Al4Cl13](4)
咪唑盐与三氯化铝的反应与(1)至(4)式类似，反应过程阴离子部分行为一致，差别仅在于阳离子为(C3H3N2)+，(C3H2N2R)+，(C3HN2R1R2)+。季铵盐、咪唑盐与三氯化铝反应新生成的络阴离子[AlxClx+3]-与季铵阳离子或咪唑阳离子配对组成了低熔点离子型化合物。而在反应前，三氯化铝是共价化合物，其熔体不导电，也不能提供铝离子。只有在三氯化铝与活化剂反应后，固体电解质溶液才具有离子化合物的性质。
固体电解质溶液中铝的络合形式和三氯化铝与活化剂的摩尔比有关，二者为1:1时，体系中只存在[AlCl4]-络阴离子；当三氯化铝摩尔数超过活化剂时，则会出现其它形式的络阴离子。从提高固体电解质溶液电导率，以及降低体系熔点的角度，推荐的摩尔比为三氯化铝：活化剂摩尔比介于1:1至1.5:1。
所述的助熔剂是碳酸乙烯脂(Ethylene Carbonate，缩写EC)。
碳酸乙烯脂在室温下是固体，熔点为39℃。在固体电解质溶液中添加EC能有效降低体系的熔点，此外，EC在与有机盐类共熔后，在冷凝时会干扰、打乱固溶体原有的有序结构。无序化的固溶体存在许多内部结构缺陷，有利于提高它对电子、离子的传导率。助熔剂EC的用量取决于溶质季铵盐或咪唑盐的物理性质。对于自身的熔点低于130℃的活化剂，可以不必添加EC。
所述的增稠剂是分子量在五千至一万之间的聚乙二醇。
中等分子量聚乙二醇在室温下是固体，60至70℃熔融。它能与许多极性有机化合物具有互溶性，在熔融态能与活性剂形成均匀的熔体-溶液。添加聚乙二醇的目的是增加混合物冷凝后的粘稠度，得到类似于凝胶态的均相混合物。
这种固体电解质溶液的制备方法包括以下步骤：
1)先将活化剂和增稠剂加热至熔点得到熔体；对熔点高于130℃的活化剂，则需添加活化剂重量0.5至2倍的助溶剂，加热至混合物熔化后得到混合熔体。增稠剂用量相当于活化剂、助溶剂总重量的3％至10％。
将活化剂和增稠剂熔融能确保它与三氯化铝混合均匀，也能提高它们混合后的反应速度。应根据活化剂的物理性质判断是否需要使用助熔剂EC。符合以下条件之一时，则需添加EC作为助熔剂：活化剂的熔点高于130℃，它的熔点与沸点接近，或者是它的热分解温度与熔点接近。EC的用量取决于它与活化剂混熔时相互之间的溶解度，一般情况下EC的重量相当于活化剂的0.5倍至2倍。以能在130℃至150℃温度范围得到均匀的熔体为宜。
2)在搅拌的同时，在熔体或混合熔体中按计量比加入三氯化铝，三氯化铝与活化剂的摩尔比介于1:1至1.5:1；隔绝空气冷却后得到固体电解质溶液。
三氯化铝与活化剂能按(1)至(4)式的方式发生加合反应，反应结果使共价键型的三氯化铝转变成了离子化合物。其中的阳离子是季铵阳离子或咪唑、烷基咪唑阳离子，阴离子为Al-Cl络合的络阴离子。这是固体电解质溶液具有导电性和电化学活性的基础。
熔融态的固体电解质溶液具有强烈吸湿性，能吸收空气中的水分并失去电化学活性。因此，固体电解质熔体在冷却过程中，以及冷却后的备用阶段都需要在干燥环境下进行。
本发明第二方面提供了一种采用这种铝离子电池固体电解质溶液的固态电池。该电池具体结构为：它包括有壳体，金属铝阳极，碳阴极和固体电解质溶液。在铝阳极和碳阴极之间设置绝缘、允许离子透过的隔膜，或者使二者之间保持0.5-1.5mm的间隔。它是一种二次电池，电池放电后可重新充电重复使用。
固态电池的结构与目前常用的铅酸电池类似，铝阳极和碳阴极为相互分隔的电极板或电极棒。它与铅酸电池的不同在于，电池中的工作介质是固态电解质溶液，而非液态。和铅酸电池的固-液结构相比，全固体结构皮实耐用，也避免了因液态电解质泄漏或铝电极形成晶枝引发安全事故的隐患。
所述的铝离子固态电池的组装和使用方法包括以下步骤：
1)先将固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内。
共熔体冷凝后，由于多种络阴离子的存在，大小不同的阴离子和阳离子无序堆叠在一起，因此其结构不同于结构有序的离子型晶体，而更接近于无序的胶体结构。正负离子的无序排列以及内部结构缺陷，使得它在固体状态具有导电性，这是它能够作为固体电解质的基础。
2)将正负电极按照相应的间隔组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1-2小时；
在加热的同时抽真空能避免电极与空气中的水汽反生反应，同时有利于电极上吸附的空气被排出，让电解质熔体与电极紧密结合。
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
首次充电过程建议采用倍率电压，即4-5V电压进行充电，以便使铝阳极得到活化。此后的充电电压可设置在1.8-2V。
铝离子二次电池在充电过程发生的反应如下：
由于络阴离子[AlxClx+3]-中的核心阳离子与外围阴离子之间成健较弱，在外加电场的作用下，在邻近碳阴极部位，核心阳离子Al3+受负电荷吸引被抽出，并崁入碳阴极石墨晶格的层间位置：
C6+3e-+Al3+→AlC6 (负极反应) (5)
络阴离子中失去核心阳离子后形成的空穴被来自相邻阴离子的核心阳离子依次递补。
在铝阳极的界面上，在络阴离子[AlxClx+3]-失去核心阳离子的瞬间，带空穴的络阴离子从铝阳极上夺取阳离子，并朝负极方向接力式传递：
Al0→Al3++3e- (正极反应，E0＝-1.662V) (6)
充电过程的电化学反应(5)和(6)可以描述为：在外加电场的作用下，零价态金属铝在正极释放电子，生成的Al3+离子脱离铝阳极后经过络阴离子[AlxClx+3]-的接力式传递到达碳阴极材料，并崁入碳阴极石墨的晶格层间位置。
放电过程：负极通过外电路释放电子(进入正极)，同时向固体电解液中释放Al3+离子，经过络阴离子[AlxClx+3]-的接力式传递到达阳极并沉淀在金属铝正极上。
AlC6→C6+Al3++3e- (负极反应) (7)
Al3++3e-→Al0 (正极反应) (8)
电池总反应为：
在充放电反应中，固体电解质溶液中的络阴离子起到了离子导体作用。
根据(6)式给出的相关物质的标准电极电位，充电电压建议控制在1.0V至2.0V之间。首次充电时，为克服电极表面化学惰性，需采用较高电压对电极进行活化。首充活化电压建议为4-5V。
在充放电过程中，Al3+在正极和负极之间运动，以上充放电反应机理被称为“摇椅式”或“跷跷板”式，这一原理模型适用于解释铝离子二次电池在正常情况下的工作原理。
充电完成后将铝阳极和碳阴极分别连接在外电路的正极和负极上，电池即处于待命状态。此时电池是可充放的二次铝离子电池。
下面结合实施例对本发明作详细说明。其中，实施例1～12为铝离子电池的固体电解质溶液的制备实施例，而实施例13～24为固液电池的组装和使用方法实施例。
实施例1
1)取320克十六烷基三甲基氯化铵，加入460克碳酸乙烯酯，23.4克聚乙二醇，混合均匀后加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入160克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例2
1)取348.05克十八烷基三甲基氯化铵，加入450克碳酸乙烯酯，32克聚乙二醇，混合均匀后加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入173.34克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例3
1)取165.7克四乙基氯化铵，加入400克碳酸乙烯酯，28克聚乙二醇，混合均匀后加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入160克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例4
1)取586.51克双十八烷基二甲基氯化铵，加入480克碳酸乙烯酯，64克聚乙二醇，混合均匀后加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入146.67克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例5
1)取165.7克四乙基氯化铵，加入300克碳酸乙烯酯，32.6克聚乙二醇，混合均匀后加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入200.01克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例6
1)取221.81克四丙基氯化铵，加入280克碳酸乙烯酯，16.9克聚乙二醇，混合均匀后加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入186.68克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例7
1)取277.92克四丁基氯化铵，加入290克碳酸乙烯酯，45.4克聚乙二醇，混合均匀后加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入173.34克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例8
1)取334.02克四戊基氯化铵，加入300克碳酸乙烯酯，57克聚乙二醇，混合均匀后加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入146.67克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例9
1)取146.62克氯化1-乙基-3-甲基咪唑，14.7克聚乙二醇，加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入146.67克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例10
1)取174.67克氯化1-丁基3-甲基咪唑，15.7克聚乙二醇，加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入173.34克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例11
1)取202.72克氯化1-己基3-甲基咪唑，16.2克聚乙二醇，加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入160克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例12
1)取342.99克氯化1-十六烷基3-甲基咪唑，24克聚乙二醇，加热搅拌至完全熔化。
2)在搅拌的同时，在混合熔体中加入200.01克三氯化铝，隔绝空气冷却后得到铝离子电池固体电解质溶液。
实施例13
1)先将实施例1制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内。
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
实施例14
1)先将实施例2制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内；
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1.5小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
实施例15
1)先将实施例3制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内；
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空2小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
实施例16
1)先将实施例4制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内；
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
实施例17
1)先将实施例5制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内。
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
实施例18
1)先将实施例6制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内；
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1.5小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
实施例19
1)先将实施例7制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内；
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空2小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
实施例20
1)先将实施例8制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内；
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
实施例21
1)先将实施例9制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内。
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
实施例22
1)先将实施例10制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内；
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1.5小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
实施例23
1)先将实施例11制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内；
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空2小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
实施例24
1)先将实施例12制备的固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内；
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳电极阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。

Claims (10)

1.一种铝离子电池固体电解质溶液，其特征在于，它是由三氯化铝、活化剂、增稠剂和助熔剂组成，三氯化铝与活化剂的摩尔比介于1:1至1.5:1。
2.一种如权利要求1所述铝离子电池固体电解质溶液，其特征在于，它的制备方法包括以下步骤：
1)先将活化剂和增稠剂加热至熔点得到熔体；对熔点高于130℃的活化剂，则需再添加活化剂重量0.5至2倍的助溶剂，加热至混合物熔化后得到混合熔体；增稠剂用量相当于活化剂、助溶剂总重量的3％至10％。
2)在搅拌的同时，在熔体或混合熔体中加入三氯化铝，三氯化铝与活化剂的摩尔比介于1:1至1.5:1；隔绝空气冷却后得到固体电解质溶液。
3.一种采用如权利要求1或2所述的固体电解质溶液的电池，其特征在于，它包括有壳体，金属铝阳极，碳阴极和固体电解质溶液；在铝阳极和碳阴极之间设置绝缘且允许离子透过的隔膜，或者使二者之间保持0.5-1.5mm的间隔；该电池是一种二次电池，电池放电后可重新充电重复使用。
4.如权利要求3所述的电池，其特征在于，所述的铝阳极是用金属铝板或金属铝棒制成的电池阳极，它的形状需与碳阴极匹配。
5.一种如权利要求3或4所述的电池的组装和使用方法，其特征在于它的步骤如下：
1)先将所述固体电解质溶液加热熔融，灌注到电池壳体内；
2)将正负电极组装在一起并预热到熔体的熔点温度，将电极放入注入了熔体的电池壳体内，在熔点之上恒温并抽真空1-2小时；
3)加热、抽气完成后将电池壳体密封，将铝阳极和碳阴极分别连接在外电源的正极和负极上进行充电。
6.如权利要求1或2所述的铝离子电池固体电解质溶液，其特征在于，所述的活化剂是季铵盐或咪唑盐中的一种或数种；所述的季铵盐化学通式为R4NCl，式中R为碳原子数为1至18的烷基，四个R可以为相同，也可以为不同的有机基团；所述的咪唑盐是咪唑、烷基咪唑的氯化物，化学式可以表示为：(C3H3N2)·Cl、(C3H2N2R)·Cl或(C3HN2R1R2)·Cl，其中R，R1和R2均为烷基，R1和R2可以为相同，也可以为不同的烷基；。
7.如权利要求6所述的铝离子电池固体电解质溶液，其特征在于，所述季铵盐的代表性化合物如：十六烷基三甲基氯化铵，十八烷基三甲基氯化铵，双十烷基二甲基氯化铵，双十八烷基二甲基氯化铵，四乙基氯化铵，四丙基氯化铵，四丁基氯化铵，四戊基氯化铵。
8.如权利要求6所述的铝离子电池固体电解质溶液，其特征在于，所述咪唑盐的代表性化合物如：氯化1-乙基-3-甲基咪唑，氯化1-丁基3-甲基咪唑，氯化1-己基-3-甲基咪唑，氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑。
9.如权利要求1或2所述的铝离子电池固体电解质溶液，其特征在于，所述的助熔剂是碳酸乙烯脂(Ethylene Carbonate，缩写EC)。
10.如权利要求1或2所述的铝离子电池固体电解质溶液，其特征在于，所述的增稠剂是分子量在五千至一万之间的聚乙二醇。
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