CN109920977A - 三氯化铝-石墨层间化合物及其制备方法与电极和电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三氯化铝‑石墨层间化合物及其制备方法与电极和电池，它是在天然石墨结晶结构层片之间插入了三氯化铝所形成的层间化合物。在活化剂和铝离子电解液的共同作用下，位于石墨晶格层间位置的三氯化铝微粒在充放电过程具有很高的电化学活性。三氯化铝‑石墨层间化合物与含有活性剂、分散剂的复合胶黏剂混合均匀，将层间化合物压制成型并烘干后得到炭素电极，适用于各种类型使用炭素电极的电池。以三氯化铝‑石墨层间化合物炭电极为阳极，金属铝为阴极，铝离子液体为电解质溶液组成的铝离子电池，在能量密度、充放电性能、安全性能等方面优于锂离子电池。

Description

三氯化铝-石墨层间化合物及其制备方法与电极和电池

技术领域

本发明属于能源领域，具体涉及一种三氯化铝-石墨层间化合物及其制备方法与电极和电池。

背景技术

电池的能量密度取决于阳极材料、阴极材料的容量，以及电解质溶液的性能等因素。长期以来，人们提高电池能量密度的努力往往针对其中一种电极材料，以锂离子电池为例，用三元系替代磷酸亚铁锂使阳极材料的理论容量从170mAh/g提高到接近300mAh/g。而针对炭电极材料的研究进展不大。浙江大学高超团队用石墨烯取代结晶石墨制作铝电池的阴极，尽管在充放电速率、循环寿命等方面取得了显著进展，但电池的能量密度未见有明显增加。而且石墨烯价格不菲，和传统碳电极相比在成本上不具有市场竞争力。

发明内容

本发明的目的是提供一种三氯化铝-石墨层间化合物及其制备方法，以及采用该三氯化铝-石墨层间化合物的电极和电池。

第一方面，本发明提供了一种三氯化铝-石墨层间化合物，它是由三氯化铝插入在鳞片石墨结晶结构层之间组成的层间化合物。

第二方面，本发明提供了上述三氯化铝-石墨层间化合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将粒度小于300目的鳞片石墨与三氯化铝按重量比为1:1至1:2的比例混合均匀，将混合物装入压力容器中，加热到195-220℃，恒温2-4小时；

2)冷却至室温后，取出物料并研磨得到三氯化铝-石墨层间化合物。

第三方面，本发明提供了一种采用上述三氯化铝-石墨层间化合物的炭质电极制备方法，该方法包括以下步骤：

1)在三氯化铝-石墨层间化合物中加入相当于石墨-氧化物层间化合物0.3至0.8倍重量的复合胶黏剂，加入的复合胶黏剂中含有相当于石墨-氧化物层间化合物重量0.5％至1.5％的表面活性剂，充分搅拌使混合均匀；

2)将混合物装填入模具中，其中埋入铜丝作为导体，压制成目标形状，得到电极胚体；

3)将电极胚体在160至180℃下恒温2-4小时，冷却脱模后得到三氯化铝-石墨层间化合物炭电极。

所述的复合胶黏剂是酚醛-缩醛复合胶黏剂、酚醛-丁腈复合胶黏剂或环氧树脂及配套的固化剂。

所述的表面活性剂是季铵盐或聚山梨酯类化合物，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，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(俗称吐温-80)。

基于上述任一方法可以制备得到三氯化铝-石墨层间化合物炭电极。

第四方面，本发明提供了一种采用上述三氯化铝-石墨层间化合物炭电极的电池，该电池内设置有由一组或多组铝箔、铝片或铝板制成的金属铝阴极，以及所述三氯化铝-石墨层间化合物炭电极阳极，阴极和阳极之间被离子隔膜分隔，电池内充有铝离子液体，抽真空后密封；金属铝阴极和三氯化铝-石墨层间化合物炭阳极通过导体穿过封口与外电场连接；该电池是一种二次电池，电池放电后可重新充电重复使用。

所述的金属铝阴极的形状、大小需与三氯化铝-石墨层间化合物炭电极阳极匹配。

所述的铝离子液体是有机阳离子的氯盐与三氯化铝的混合物，可以是商业产品，也可以按以下方法配制：

将1-乙基-3-甲基咪唑氯化物(英文名：1-Ethyl-3-methylimidazoliumChloride，简称[EMIM]Cl)在110至150℃氮气烘箱恒温12至24小时，再加入摩尔数1.1至1.5倍的无水氯化铝，搅拌均匀在氮气保护下冷却。

本发明提供的三氯化铝-石墨层间化合物继承了石墨导电性好，导热率高等优点。和石墨烯相比，三氯化铝-石墨层间化合物的制备成本低，所用试剂对环境友好。

将三氯化铝-石墨层间化合物用作电池阳极材料，与金属铝阴极配套使用，能全面提升电池的能量密度、充放电倍率、循环寿命以及安全性等技术指标，具有综合性竞争优势。

本发明还给出了基于三氯化铝-石墨层间化合物炭质电极制备技术，以及使用该电极制作电池的方法。以三氯化铝-石墨层间化合物炭电极为阳极，金属铝为阴极，铝离子液体为电解质溶液组成的铝离子电池，在能量密度、充放电性能、安全性能等方面优于锂离子电池，电池广泛适用于手机、照相机等用电器，以及各类车、船、无人机、水下潜器的动力电池。

附图说明

图1为天然鳞片石墨的XRD衍射谱。

图2分为三氯化铝-石墨层间化合物的XRD衍射谱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。

本发明第一方面是提供了一种三氯化铝-石墨层间化合物，它是由三氯化铝插入在鳞片石墨结晶结构层之间组成的层间化合物。

天然鳞片石墨具有层状结晶结构，每一结构层由碳—碳共价键连接，结合牢固；而结构层之间由范德华力相互吸引，结合较弱。在适当条件下，一些化合物的分子能进入石墨晶格的层间，形成层间化合物，这类化合物也称为柱撑石墨或插层石墨。

由于石墨母晶结晶结构的约束避免了三氯化铝分子的团聚，通过插层反应进入石墨晶格内部层间位置的三氯化铝微粒保持了纳米结构，纳米效应有利于提高炭电极的电化学活性及比容量，全面改善电池的性能。在活化剂和铝离子电解液的共同作用下，位于石墨晶格层间位置的三氯化铝微粒在充放电过程具有很高的电化学活性。因此三氯化铝-石墨层间化合物能替代天然石墨、活性炭、炭黑等炭素材料用于各类电池。

本发明第二方面是提供了一种三氯化铝-石墨层间化合物的制备方法，其主要是将三氯化铝与石墨在密闭条件下加热到三氯化铝的熔点以上，借助化学亲和力和升华形成的压力，三氯化铝熔体进入石墨层片之间，形成层间化合物。具体而言，三氯化铝-石墨层间化合物的制备方法包括以下步骤：

1)将粒度小于300目的鳞片石墨与三氯化铝按重量比为1:1至1:2的比例混合均匀，将混合物装入配有聚四氟乙烯衬套的压力容器中，加热到195-220℃，恒温2-4小时。

三氯化铝与石墨的插层反应需在熔融状态下进行，因此需要加热到三氯化铝熔点(194℃)以上。当温度高于181℃时，三氯化铝升华，物料需要密封在耐压容器中，防止三氯化铝在加热过程中挥发。由于三氯化铝对金属容器有腐蚀性，建议使用带有聚四氟乙烯衬套的耐压容器。

鳞片石墨与三氯化铝的比例影响了能够进入石墨层间的三氯化铝的质量分数，提高三氯化铝的用量，可以提高层间化合物中三氯化铝的含量，但会降低三氯化铝的利用率。

2)冷却至室温后，取出物料并研磨得到三氯化铝-石墨层间化合物。

能插入石墨晶格的三氯化铝的质量受插层反应的分配系数控制，残留在三氯化铝-石墨层间化合物晶格外的三氯化铝对电极制备和电池的充放电反应无影响。

物料烘干后具有吸潮性，能吸收空气中的水汽，需密闭保存。

对制备过程中原始的天然鳞片石墨以及三氯化铝-石墨层间化合物进行XRD分析，结果分别如图1和2所示。图1为天然鳞片石墨的XRD衍射峰，检出的主要矿物为石墨，卡片编号为75-2078。石墨纯度高，未见其它杂质矿物。图2分为三氯化铝-石墨层间化合物的XRD衍射谱。在2Θ＝2°位置出现了层间化合物的衍射峰。石墨的主衍射明显减弱。d＝5.85、d＝2.92和是残留的AlCl₃的衍射峰(卡片号：22-0010)。

本发明第三方面提供了一种采用三氯化铝-石墨层间化合物炭质电极，它的制备方法包括以下步骤：

1)在三氯化铝-石墨层间化合物中加入相当于石墨-氧化物层间化合物0.3至0.8倍重量的复合胶黏剂，加入的复合胶黏剂中含有相当于石墨-氧化物层间化合物重量0.5％至1.5％的表面活性剂，充分搅拌使混合均匀。

所述的复合胶黏剂是酚醛-缩醛复合胶黏剂、酚醛-丁腈复合胶黏剂或环氧树脂及配套的固化剂。这类胶黏剂对于多种材料具有良好的附着力和很高的胶接强度。其中酚醛-缩醛复合胶黏剂以204胶为代表，具有良好的耐高温和耐介质性，对高压蒸汽、有机溶剂稳定性，对金属无腐蚀。酚醛-丁腈复合胶黏剂以705胶为代表，柔韧性优于204胶，但耐高温性略逊色。若选用环氧树脂作为胶黏剂，建议使用粘度较低的单组分热固性环氧树脂，在加热到指定温度时，环氧树脂含有潜伏性固化剂反应，树脂固化。胶黏剂的用量以混合后物料具有可塑性为宜。

所述的表面活性剂是季铵盐或聚山梨酯(俗称吐温)类化合物，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，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(吐温-80)。添加在胶黏剂中的季铵盐有双重作用，其一是提高三氯化铝-石墨层间化合物的表面活性，增强胶黏剂的效果，从而提高电极的强度。在另一方面，电极中的氯系季铵盐在与铝离子液体接触后，形成的游离氯离子有利于激发三氯化铝-石墨层间化合物中铝的电化学活性。当胶黏剂为环氧树脂时，建议使用聚山梨酯作为表面活性剂。

2)将混合物装填入专用模具中，其中埋入铜丝作为导体，压制成片状、板状或其它所需要的形状，得到电极胚体。

所说的专用模具是指用于压制形成电极胚的模具，模具中具有与电极胚和电池形态一致的型腔。为方便脱模，模具在使用前应在其内壁涂抹脱模剂，如润滑油或石墨粉。

3)将电极胚体在160至180℃下恒温2-4小时，冷却脱模后得到三氯化铝-石墨层间化合物炭电极。

电极固化后，残留在三氯化铝-石墨层间化合物晶格外的三氯化铝属于活性组分，组装电池后能被铝离子液体溶解，从而在电极中形成了连通性孔隙，有效增加了电极内部的孔隙度和比表面积。得到的三氯化铝-石墨层间化合物炭电极应密闭保存，防止受潮。

本发明第四方面提供了一种采用上述三氯化铝-石墨层间化合物炭电极制成的电池，该电池内设置有金属铝阴极(可选用一组或多组金属铝箔、铝片或铝板)，以及三氯化铝-石墨层间化合物炭电极阳极，阴极和阳极之间被离子隔膜分隔，电池内充有铝离子液体，抽真空后密封。金属铝阴极和三氯化铝-石墨层间化合物炭阳极通过导体穿过封口与外电场连接；该电池是一种二次电池，电池放电后可重新充电重复使用。

本发明提供的电池是三氯化铝-石墨层间化合物炭电极的应用实例之一，它包括金属铝阴极，三氯化铝-石墨层间化合物炭质阴极，离子隔膜，铝离子液体，离子隔膜，电池外壳与封装。

所述的铝离子液体是有机阳离子的氯盐与三氯化铝的混合物。有机氯盐与三氯化铝混合后发生加合反应，如：

(CA_org)Cl+AlCl₃＝(CA_org)[AlCl₄] (1)

(CA_org)[AlCl₄]+AlCl₃＝(CA_org)[Al₂Cl₇] (2)

(CA_org)[Al₂Cl₇]+AlCl₃＝(CA_org)[Al₃Cl₁₀] (3)

(CA_org)[Al₃Cl₁₀]+AlCl₃＝(CA_org)[Al₄Cl₁₃] (4)

式中的(CA_org)是有机阳离子，如季铵阳离子或咪唑阳离子。季铵盐、咪唑盐与三氯化铝反应新生成的络阴离子[Al_xCl_x+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，不导电，也不能提供铝离子。只有在三氯化铝与有机氯盐反应后，才能获得具有离子化合物性质的铝离子液体。

制备铝离子液体的步骤属于共知技术，所需的铝离子液体可以是商业产品，也可以参照(1)至(4)式反应配制，例如：

将1-乙基-3-甲基咪唑氯化物(英文名：1-Ethyl-3-methylimidazoliumChloride，简称[EMIM]Cl)在110至150℃氮气烘箱恒温12至24小时，再加入摩尔数1.1至1.5倍的无水氯化铝，搅拌均匀在氮气保护下冷却。

位于三氯化铝-石墨层间化合物中的三氯化铝属于共价化合物，不具有导电性，也不能电离为阴离子和阳离子。但炭电极在制备过程中添加了氯系季铵盐，铝离子液体的主要成份之一是有机氯盐，都能提供游离氯，因此在炭电极内部也会发生类似于(1)至(4)式的反应，使共价化合物三氯化铝转变为离子化合物，即[AlCl₄]^-，络阴离子与层间化合物外的有机阳离子配合，保持电价平衡。

在充电过程中，炭电极阳极连接在外电路的正极上，由于络阴离子[AlCl₄]^-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，络阴离子中的核心阳离子Al³⁺受外电场作用被释放进入铝离子液体中，即：

[AlCl₄]C₆ ^-→[Cl₄]C₆ ^-+Al³⁺+3e^-(正极反应) (5)

经铝离子液体的传递，Al³⁺离子到达铝阴极，并沉淀在铝阴极上：

Al³⁺+3e^-→Al⁰(负极反应) (6)

放电过程：炭电极阳极通过外电路获得电子，并从铝离子液体中获得Al³⁺离子：

[Cl₄]C₆ ^-1+Al³⁺+3e^-→[AlCl₄]C₆ ^-(正极反应) (7)

铝离子阴极失去电子，同时金属铝部分溶解，释放出Al³⁺离子：

Al⁰→Al³⁺+3e^-(负极反应) (8)

电池总反应为：

在充放电反应中，铝离子液体起到了离子导体作用。

位于铝阴极和三氯化铝-石墨层间化合物阳极之间的隔膜是绝缘材料，使电池内部的正、负极彼此分开，防止两极接触而短路。对隔膜材料的要求与锂离子电池及其它离子型电池相同，即：对阳离子的透过性以及对阴离子的屏蔽性，对电解液的耐腐蚀性和浸润性，足够的强度和耐热性。鉴于Al³⁺离子的半径小于Li⁺离子，本发明的电池可以使用锂离子电池隔膜，属于成熟的商业产品。除商业锂离子电池隔膜外，也可以使用聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯微孔滤膜作为隔膜，这类膜材料耐热性、化学稳定性和强度均能符合要求。

铝离子液体在充放电过程中起离子导体，即在阴极和阳极之间传导Al³⁺离子的作用，其中的阳离子浓度保持动态平衡并维持总量稳定。在能满足阳极/阴极之间离子传导需求的前提下，铝离子液体的用量对电池的能量输出没有实质性影响。

铝离子液体是有机阳离子的氯化物与AlCl₃在熔融态反应形成的产物，可以使用商业产品，也可以前述方法配制。铝离子液体在灌注电池前应在水的沸点之上恒温1-2小时，以彻底排除水分。

电池壳体在密封前需抽真空，以便排除三氯化铝-石墨层间化合物阴极，以及离子隔膜内部微孔中的空气，使铝离子液体与电极、隔膜充分接触，防止微气泡阻隔阳离子的传导。

下面结合实施例对本发明作详细说明。

实施例1

1)将粒度小于300目的鳞片石墨与三氯化铝按重量比为1:1的比例混合均匀，将混合物装入配有聚四氟乙烯衬套的压力容器中，加热到195℃，恒温4小时。

2)冷却至室温后，取出物料并研磨得到三氯化铝-石墨层间化合物。

实施例2

1)将粒度小于300目的鳞片石墨与三氯化铝按重量比为1:2的比例混合均匀，将混合物装入配有聚四氟乙烯衬套的压力容器中，加热到220℃，恒温2小时。

2)冷却至室温后，取出物料并研磨得到三氯化铝-石墨层间化合物。

实施例3

1)将粒度小于300目的鳞片石墨与三氯化铝按重量比为1:1.5的比例混合均匀，将混合物装入配有聚四氟乙烯衬套的压力容器中，加热到210℃，恒温3小时。

2)冷却至室温后，取出物料并研磨得到三氯化铝-石墨层间化合物。

实施例4

1)在三氯化铝-石墨层间化合物中加入相当于石墨-氧化物层间化合物0.3至0.8倍重量0.3倍的酚醛-缩醛复合胶黏剂，加入的复合胶黏剂中含有相当于石墨-氧化物层间化合物重量1.5％的十八烷基三甲基氯化铵，充分搅拌使混合均匀。

2)将混合物装填入专用模具中，其中埋入铜丝作为导体，压制成片状、板状或其它所需要的形状，得到电极胚体。

3)将电极胚体在180℃恒温2小时，冷却脱模后得到三氯化铝-石墨层间化合物炭电极。

实施例5

1)在三氯化铝-石墨层间化合物中加入相当于石墨-氧化物层间化合物重量0.8倍的酚醛-丁腈复合胶黏剂，加入的复合胶黏剂中含有相当于石墨-氧化物层间化合物重量0.5％的十六烷基三甲基氯化铵，充分搅拌使混合均匀。

2)将混合物装填入专用模具中，其中埋入铜丝作为导体，压制成片状、板状或其它所需要的形状，得到电极胚体。

3)将电极胚体在160℃恒温4小时，冷却脱模后得到三氯化铝-石墨层间化合物炭电极。

实施例6

1)在三氯化铝-石墨层间化合物中加入相当于石墨-氧化物层间化合物重量0.5倍的环氧树脂胶黏剂，加入的复合胶黏剂中含有相当于石墨-氧化物层间化合物重量1％的聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(吐温-80)，充分搅拌使混合均匀。

2)将混合物装填入专用模具中，其中埋入铜丝作为导体，压制成片状、板状或其它所需要的形状，得到电极胚体。

3)将电极胚体在170℃恒温3小时，冷却脱模后得到三氯化铝-石墨层间化合物炭电极。

实施例7

1)在三氯化铝-石墨层间化合物中加入相当于石墨-氧化物层间化合物重量0.6倍的酚醛-丁腈复合胶黏剂，加入的复合胶黏剂中含有相当于石墨-氧化物层间化合物重量0.8％的双十八烷基二甲基氯化铵，充分搅拌使混合均匀。

2)将混合物装填入专用模具中，其中埋入铜丝作为导体，压制成片状、板状或其它所需要的形状，得到电极胚体。

3)将电极胚体在160℃恒温3小时，冷却脱模后得到三氯化铝-石墨层间化合物炭电极。

实施例8

1)将1-乙基-3-甲基咪唑氯化物在110℃氮气烘箱恒温24小时，再加入摩尔数1.1倍的无水氯化铝，搅拌均匀在氮气保护下冷却，得到铝离子液体备用。

2)取50×50×2mm的三氯化铝-石墨层间化合物炭电极作为电池阳极，浸入铝离子液体中抽真空，使电极中充满铝离子液体。

3)将充满了铝离子液体的三氯化铝-石墨层间化合物炭电极热缩封装在锂离子膜小袋中，电极上的导线穿过小袋。

4)用铝塑复合膜包装袋作为电池的软包兼阳极，铝膜朝内，将盛有三氯化铝-石墨层间化合物炭电极和铝离子液体的锂离子膜小袋装入铝塑复合膜包装袋，加入适量铝离子液体，使袋内容物保持充分湿润。

5)抽真空后将铝塑复合膜包装袋热缩/压合密封，三氯化铝-石墨层间化合物炭电极阳极上的导线穿过铝塑复合膜包装袋封口处预先剥除少量铝膜并涂覆复合胶黏剂形成绝缘；另在铝塑复合膜包装袋口适当部位崁入导线，作为铝箔阴极与外电路的连接。得到采用三氯化铝-石墨层间化合物炭电极的软包电池。

实施例9

1)将1-乙基-3-甲基咪唑氯化物在150℃氮气烘箱恒温12小时，再加入摩尔数1.5倍的无水氯化铝，搅拌均匀在氮气保护下冷却，得到铝离子液体备用。

2)用49.5×49.5×4mm的三氯化铝-石墨层间化合物炭电极作为电池阳极，浸入铝离子液体中抽真空，使电极中充满铝离子液体。

3)将充满了铝离子液体的三氯化铝-石墨层间化合物炭电极热缩封装在锂离子膜小袋中，电极上的导线穿过小袋。

4)将49.5×49.5×0.4mm的铝片作为电池的阴极，阴极铝片的一侧有一宽约2mm，长约5mm的外接条。取11组三氯化铝-石墨层间化合物阳极，金属铝片阴极，组合后置入内部净空为50×50×52(高)mm的聚四氟乙烯塑料方盒作为电池壳体。

5)在真空环境下将铝离子液体注入至电池壳体中，使铝离子液体液面与电极上界面齐平。

6)将调制好的双组份灌封硅胶浇入电极上部，覆盖电极并充满电池壳体内剩余空间。

7)待灌封硅胶固化后，将铝阴极预留的外接条焊接或用导电胶粘结在一起，将三氯化铝-石墨层间化合物炭阳极上的导线焊接在一起(并联接法)，作为接电路的接口，得到采用三氯化铝-石墨层间化合物炭电极的硬壳电池。

实施例4至7说明了以三氯化铝-石墨层间化合物为主要原料制备电极的方法，其中使用的复合胶黏剂的配方只是经过优选的较佳方案，然其并非用以限制本发明。尤其是使用的表面活性剂和分散剂不能一一列举，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。

实施例8和9是以三氯化铝-石墨层间化合物炭阳极，金属铝为阴极制作两种铝离子电池的实例，分别是铝离子软包电池和铝离子硬壳电池。有关技术领域的普通技术人员，可以在本发明技术路线框架下，将三氯化铝-石墨层间化合物炭电极应用于锂离子电池、碱性电池等其它使用炭素材料作为电极的应用场合。因此凡采取三氯化铝-石墨层间化合物炭电极替代其它炭素材料电极的电池方案，均属于本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种三氯化铝-石墨层间化合物，其特征在于它是由三氯化铝插入在鳞片石墨结晶结构层之间组成的层间化合物。

2.一种如权利要求1所述三氯化铝-石墨层间化合物的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

1)将粒度小于300目的鳞片石墨与三氯化铝按重量比为1:1至1:2的比例混合均匀，将混合物装入压力容器中，加热到195-220℃，恒温2-4小时；

2)冷却至室温后，取出物料并研磨得到三氯化铝-石墨层间化合物。

3.一种采用如权利要求1所述的三氯化铝-石墨层间化合物的炭质电极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在三氯化铝-石墨层间化合物中加入相当于石墨-氧化物层间化合物0.3至0.8倍重量的复合胶黏剂，加入的复合胶黏剂中含有相当于石墨-氧化物层间化合物重量0.5％至1.5％的表面活性剂，充分搅拌使混合均匀；

2)将混合物装填入模具中，其中埋入铜丝作为导体，压制成目标形状，得到电极胚体；

3)将电极胚体在160至180℃下恒温2-4小时，冷却脱模后得到三氯化铝-石墨层间化合物炭电极。

4.如权利要求3所述采用三氯化铝-石墨层间化合物炭质电极的制备方法，其特征在于，所述的复合胶黏剂是酚醛-缩醛复合胶黏剂、酚醛-丁腈复合胶黏剂或环氧树脂及配套的固化剂。

5.如权利要求3所述采用三氯化铝-石墨层间化合物炭质电极的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂是季铵盐或聚山梨酯类化合物，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，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(吐温-80)。

6.一种如权利要求3～5任一所述方法制备的三氯化铝-石墨层间化合物炭电极。

7.一种采用如权利要求6所述的三氯化铝-石墨层间化合物炭电极的电池，其特征在于，电池内设置有由一组或多组铝箔、铝片或铝板制成的金属铝阴极，以及所述三氯化铝-石墨层间化合物炭电极阳极，阴极和阳极之间被离子隔膜分隔，电池内充有铝离子液体，抽真空后密封；金属铝阴极和三氯化铝-石墨层间化合物炭阳极通过导体穿过封口与外电场连接；该电池是一种二次电池，电池放电后可重新充电重复使用。

8.如权利要求7所述的电池，其特征在于，所述的金属铝阴极的形状、大小需与三氯化铝-石墨层间化合物炭电极阳极匹配。

9.如权利要求7所述的电池，其特征在于，所述的铝离子液体是有机阳离子的氯盐与三氯化铝的混合物，可以是商业产品，也可以按以下方法配制：

将1-乙基-3-甲基咪唑氯化物在110至150℃氮气烘箱恒温12至24小时，再加入摩尔数1.1至1.5倍的无水氯化铝，搅拌均匀在氮气保护下冷却。