CN112868132A - 金属和金属合金电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于制造金属和金属合金阳极电池的方法，所述电池具有含AlCl4 1‑但不含Al2Cl7 1‑阴离子的电解质。这些电池具有改善的电化学性能。本发明还提供了含有AlCl4 1‑但不含任何Al2Cl7 1‑阴离子的电解质。本发明还提出了一种电化学单电池，其具有含AlCl4 1‑但不含任何Al2Cl7 1‑阴离子的电解质。
Description
技术领域
本申请要求如下专利申请的优先权：申请日2018年8月27日，临时专利申请号为62/723,431，出于各种目的其全部内容通过引用合并在本申请中。
本发明涉及可再充电(即二次充电)电池以及制造和使用该电池的方法。在一些实施例中，本发明涉及充电电池，包括但不限于具有金属和金属合金阳极(即Al-Li、Zn-Li-Al、Al-Zn、Zn-Li、Sn-Li的负极)的充电电池。
背景技术
电池的能量密度与阳极中原子(例如锂)相对于阴极中相应离子(例如锂离子)的电化学电位差有关。因此，当充电电池中的阳极是单一金属时，其能量密度是最大的。由相同原子构成的金属中的金属原子的电化学势为0V。因此，与嵌入式阳极(例如Li6C或钛酸锂)相比，金属阳极可以将阴、阳极之间的能量差最大化。因此，为了提高现有电池的能量密度，以及出于安全及经济方面的考虑，有必要使用具有金属阳极的充电电池。
铝(Al)在金属阳极充电电池中是一种有应用前景的金属。铝的三电子氧化还原特性在与含碳阴极配对时，提供了理论上的质量比容量高达2980mAh/g，体积比容量高达804Ah cm-3。铝也是地球地壳中第三种含量最丰富的元素。一般来说，铝比其它金属阳极(例如锂(Li)和钠(Na))的反应活性差，并且更容易加工。因此，对于大规模的电池制造来说，例如电网存储应用，铝是一种经济可行的选择。
铝金属阳极充电电池商业化的关键是开发与金属铝化学性质相容且具有足够离子导电性的电解质。另一个关键问题是开发可以与嵌入锂的阴极活性材料搭配使用的电解质。一些研究人员已经开发了铝金属阳极充电电池，并使用了离子液体或共晶(deepeutectic)电解质，其中包括AlCl3和氯化1-乙基-3-甲基咪唑(EMImCl)的混合电解质，或AlCl3和尿素的混合物。例如，请参阅美国专利申请公开号2015-0249261；Lin,M-C,et al.,Nature,2015,p.1-doi:1038/nature143040；以及Angell,et al.,PNAS,Early Edition,2016,p.1-6,doi:10.1073/pnas.1619795114，其中每一项的全部内容均通过引用并入本专利中，以供各种目的使用。还可参见Carlin,et al.,Journal of AppliedElectrochemistry,26(1996)1147-1160；Xie,et al.,Journal of The ElectrochemicalSociety,147(11)4247-4251(2000)；Cheng,et al.,Chem.Commun.,2014,50,9644；Yoo,etal.,ChemElectroChem 2017,4,1–8；以及https://doi.org/10.1002/celc.201700271；Sun,et al.,DOI:10.1039/c5cc09019a；Riechel,et al.,J.Electrochem.Soc.,1993年11月第11期140卷；Piersma,B,Electrochemistry of Lithium in Room TemperatureMolten Salt Electrolytes,DOI:10.1149/199413.0415PV；和Piersma,B,J.Electrochem.Soc.,1996年3月第3期，143卷，其中每一项的全部内容均通过引用并入本专利中，以供各种目的使用。
已制备的具有离子液体或共晶溶剂电解质的纯铝金属电池存在各种缺点，包括能量密度低和对水敏感，从而导致不稳定的问题。这些电解质中的微量水很难去除，会形成盐酸(HCl)、氢气(H2)和二氧化碳(CO2)。如果这些副产物密封在铝金属或铝合金电池中，则可能导致所述电池或其包装的腐蚀、变形或损坏。离子液体或共晶溶剂电解质中的铝金属电池的另一个问题是电解质呈高度酸性，含有的Al2Cl7 -物质可能对电极和单电池封壳造成严重的腐蚀问题。
鉴于这些以及其他尚未解决的困难，改进包括金属铝和铝合金阳极的金属阳极充电电池，是十分必要的。
发明内容
在一个实施例中，本发明提出一种电化学单电池，其包含：(i)电解质，所述电解质含有：(a)AlCl4 -；(b)Li+；(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子(organic-metalcomplex cations)组成的组中的至少一种；和(d)所述电解质不含Al2Cl7 1-(通过拉曼光谱法检测)；(ii)金属阳极，含有选自由铝(Al)、锂(Li)、Al-Li、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、钠(Na)、锌(Zn)、Al-Zn、铜(Cu)、Al-Li-Zn、Zn-Al和锡(Sn)组成的组中的金属或合金；和(iii)阴极，所述阴极对选自Li+、Na+、K+和AlCl4 -组成的组的至少一种嵌入物质具有氧化还原活性。在一些实施例中，所述金属阳极包括具有金属或合金涂层的金属或合金。
在第二个实施例中，本发明提出一种电化学单电池，包括：(i)电解质，其中所述电解质含有：(a)AlCl4 -；(b)Li+；(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；和(d)所述电解质不含Al2Cl7 1-(通过拉曼光谱法检测)；(ii)金属阳极，含有由选自铝(Al)、锂(Li)、Al-Li合金、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、钠(Na)、锌(Zn)、镁(Mg)、Al-Mg合金、Al-Zn合金、Al-Zn-Mg合金、铜(Cu)、Al-Li-Zn合金、Zn-Al合金、CuZn合金和锡(Sn)组成的组中的金属或者合金；(iii)阴极，所述阴极对选自Li+、Na+、K+和AlCl4 -组成的组的至少一种嵌入物质具有氧化还原活性。在一些实施例中，所述金属阳极包括具有金属或合金涂层的金属或合金。
在第三个实施例中，本发明提出一种电化学单电池，包括：(i)电解质，所述电解质含有：(a)AlCl4 -；(b)Li+；(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；(ii)金属阳极，其含有选自铝(Al)、锂(Li)、Al-Li合金、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、钠(Na)、锌(Zn)、镁(Mg)、Al-Mg合金、Al-Zn合金、Al-Zn-Mg合金、铜(Cu)、Al-Li-Zn合金、Zn-Al合金、Cu-Zn合金和锡(Sn)中的金属或合金；(iii)阴极，所述阴极对选自Li+、Na+、K+和AlCl4 -组成的组的至少一种嵌入物质具有氧化还原活性；(iv)选自LiF、Li2O及其组合组成的组的至少一种。在一些实施例中，所述金属阳极包括具有金属或合金涂层的金属或合金。
在第四个实施例中，本发明提出了一种电化学单电池，包含：(i)电解质，所述电解质含有：(a)AlCl4 -；(b)Li+；(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；(ii)金属阳极，含有选自铝(Al)、锂(Li)、Al-Li合金、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、钠(Na)、锌(Zn)、镁(Mg)、Al-Mg合金、Al-Zn合金、Al-Zn-Mg合金、铜(Cu)、Al-Li-Zn合金、Zn-Al合金、Cu-Zn合金和锡(Sn)中的金属或合金；(iii)阴极，所述阴极对选自Li+、Na+、K+和AlCl4 -组成的组中的至少一种嵌入物质具有氧化还原活性；(iv)所述电解质中的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比最高为0.12。在一些实施例中，所述金属阳极含有具有金属或合金涂层的金属或合金。在一些实施例中，Al2Cl7 -∶AlCl4 -的比率为0至0.05。
在第五个实施例中，本发明提出了一种电化学单电池，包含：(i)电解质，所述电解质含有：(a)AlCl4 -；(b)Li+；(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；和(d)所述电解质不含Al2Cl7 1-；(e)其中所述电解质还掺杂有选自LiF、Li2O及其组合的添加剂。
在第六个实施例中，本发明提出了一种制备电解质的方法，所述电解质含有：AlCl4 -；Li+；以及选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；所述电解质不含Al2Cl7 1-；所述电解质还掺杂有选自LiF、Li2O及其组合组成的组的添加剂；所述方法包括，在选自SnCl2、GaCl3及其组合的添加剂存在情况下，使所述电解质与铝金属接触。
在第七个实施例中，本发明提出了一种电解质，包括：(a)AlCl4 -；(b)Li+；(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；(d)所述电解质不含Al2Cl7 1-；(e)选自LiF、Li2O及其组合组成的组的添加剂；(f)存在选自SnCl2、GaCl3及其组合的添加剂情况下，使所述电解质与铝金属接触来制备电解质。
在第八个实施例中，本发明提出了一种制备电解质的方法，所述方法包括使(i)AlCl3接触：(ii)有机阳离子或有机-金属络合物阳离子，其中所述有机阳离子选自下组：尿素离子、咪唑离子、铵离子、吡咯烷离子、吡啶离子、磷离子及其组合组成的组；和(iii)饱和量的金属卤化物，所述金属选自Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合组成的组。
附图说明
图1示出了实施例1中所述的Al-LiFePO4电化学单电池的电化学性能(比容量(左y轴)和库仑效率(右轴)相对于循环次数(x轴)的函数)。图1(a)示出了使用饱和量的LiCl和AlCl3：EMIMC(1.3：1mol/mol)电解质制备的单电池的结果。图1(b)示出了使用饱和量的LiCl和AlCl3∶Et3NHCl(1.7∶1mol/mol)电解质制备的单电池的结果。图1(c)示出了使用饱和量的LiCl和AlCl3：尿素(1.3∶1mol/mol)电解质制备的单电池的结果。Et3NHCl表示三乙胺盐酸盐。
图2示出了实施例2所述的Al-LiNiCoMnO2电化学单电池的电化学性能(比容量(左y轴)和库仑效率(右轴)相对于循环次数(x轴)的函数)。图2(a)示出了使用饱和量的LiCl和AlCl3：EMIMC(1.1：1mol/mol)电解质制备的单电池。图2(b)示出了使用饱和量的LiCl和AlCl3：尿素(1.3∶1mol/mol)电解质制备的单电池。
图3示出了实施例3中所述的Al-石墨电化学单电池的电化学性能(比容量(左y轴)和库仑效率(右轴)相对于循环次数(x轴)的函数)。图3(a)示出了具有200μm玻璃隔膜的单电池，所述单电池使用含有Mg2+的AlCl3：EMIMC(1.6∶1mol/mol)的电解质制备。图3(b)示出具有200μm玻璃隔膜的单电池，其使用具有Cu2+的AlCl3∶Et3NHCl(1.6∶1mol/mol)电解质制备。图3中的TIL是Et3NHCl或三乙胺盐酸盐的缩写。
图4示出了实施例4中所述的LiFePO4电化学单电池的电化学性能(比容量(左y轴)和库仑效率(右轴)相对于循环次数(x轴)的函数)。所述单电池由饱和量的LiCl和AlCl3：Et3NHCl(1.7：1mol/mol)电解质制备。
图5示出了实施例5中所述的Zn-LiFePO4电化学单电池的电化学性能(比容量(左y轴)和库仑效率(右轴)相对于循环次数(x轴)的函数)。所述单电池由饱和量的LiCl和AlCl3：Et3NHCl(1.7：1mol/mol)电解质制备。
图6示出了实施例6所述的7075型Al-Zn-Mg合金-LiFePO4电化学单电池的电化学性能((比容量(左y轴)和库仑效率(右轴)相对于循环次数(x轴)的函数))。7075型合金包括具有5.5wt％的Zn和2.5wt％的Mg的Al。所述单电池由饱和量的LiCl和AlCl3：Et3NHCl(1.7：1mol/mol)电解质制备。
图7示出了实施例7所述的电解质的拉曼光谱分析，其中AlCl3：EMIC的摩尔比为1.1。
图8示出了实施例8所述的一系列电解质的拉曼光谱分析。
图9示出了实施例9中所述的电化学单电池进行电化学循环的结果的对比图。
图10示出了实施例9中所述的第一电化学单电池的电化学性能(比容量(左y轴)和库仑效率(右轴)相对于循环次数(x轴)的函数)。
图11示出了实施例9中所述的第二电化学单电池的电化学性能(比容量(左y轴)和库仑效率(右轴)相对于循环次数(x轴)的函数)。
图12示出了实施例10中所述的电化学单电池阳极的X射线光电子能谱的结果。
图13示出了实施例10中所述的电化学单电池阳极的X射线光电子能谱的结果。
图14示出了实施例10中所述的电化学单电池阳极的扫描电子显微镜结果。
详细说明
以下描述用于使本领域的普通技术人员能够制造和使用本发明，并将其结合到特定的应用背景中。其中的各种变形以及在不同应用中的各种用途对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且本专利中所定义的一般原理可应用于各种各样的实施例。因此，本专利不限于所列实施例，而是应当为与本专利中所揭示的原理和新颖特征一致的最广泛范围。
本说明书(包括任何相关的权利要求、摘要和附图)中所公开的所有特征，除非另有明确说明，可被替换为具有相同或等效或类似效果的替代特征。因此，除非另有明确说明，所公开的每个特征仅是一系列相同或相似特征的通用系列中的一个实施例。
请注意，如果使用左、右、前、后、上、下、正向、逆向、顺时针和逆时针的标注，仅是出于方便的目的，并未表示任何特定的固定方向。它们仅仅是用于反映物体各个部分之间的相对位置和/或方向。
一般性
本发明提出了制备新型电解质的方法，例如以1.5的摩尔比将AlCl3:EMIMC混合，同时向其中添加饱和量的LiCl。
根据反应式[1]，添加LiCl可以将Al2Cl7 1-完全转化为AlCl4 1-和Li+离子：
Al2Cl7 1-+LiCl(s)→2AlCl4 1-+Li+ [1]
然后，这些Li+离子可用于在金属阳极上对锂金属(例如Al、Zn、Ni、Sn、Cu、W、Ca、K)合金进行氧化还原，并在阴极活性材料例如称作LFP的LiFePO4中对Li/Li+氧化还原。以下反应式[2]-[3]证明了这一点：
Li-金属合金＝Li++金属+e- [2]
在反应式[2]中，阳极中的Li金属合金氧化成Li+和金属，从而释放电子，即e-。这个过程发生在放电循环中。
然后，根据反应式[3]，可以将反应式[2]中产生的锂离子(Li+)嵌入氧化还原活性阴极材料中，例如磷酸铁锂或磷酸铁。
Li++e-+FePO4＝LiFePO4 [3]
在发明人所知的范围内，本发明通过在含AlCl4 1-的电解液中使用饱和量的LiCl，是首次应用在电解液中来消除Al2Cl7 1-。因此，本发明根据反应式[1]-[3]，提出了一种锂金属合金电池，其具有相对提高的高达140mAh/g的比容量和高达99.9％的库仑效率。电解质的饱和卤化物和不含Al2Cl7 1-的性质与任何之前的离子液体电池均不同。此类电解质较为独特，由于没有这种阴离子，铝就不会沉积在阳极上，通常不会用作电解质。出乎意料的是，本发明所述的电解质能够与含铝阳极良好地协同运转。
定义
本专利所述的单数名词“一”、“一个/种”和“该”、“所述”包括复数，除非上下文另有明确说明。因此，例如，所提及的对象可以包括多个，除非上下文进行了明确说明。
本专利所述的术语“约”，当用于限定一个数字时，例如100℃，是指本数，同时还包括该本数±10％的范围。例如大约100℃包括100℃以及90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃、100℃、101℃、102℃、103℃、104℃、105℃、106℃、107℃、108℃、109℃、110℃。
本专利所述的“选自由……组成的组”，是指从该组中选出一个或者一个以上的项或者其组合。例如，选自由A、B、C组成的组，包括只有A、只有B、或只有C，以及A与B、A与C、B与C、以及A、B、C。
本专利所述的“电化学单电池”或者“电池组单电池”，是指包括阳极和阴极的单个电池，其中阴极和阳极通过电解质进行离子连通。
本专利所述的“阴极”和“阳极”是指电池的电极。在一些实施例中，铝金属阳极电池的阳极包括铝或其合金。在本文的一些实施例中，所述阴极包括石墨或磷酸铁锂。在充电过程中，一些实施例中，AlCl4 -离子从石墨中脱离，通过电解质，最终在阳极析出铝。在放电过程中，由于饱和量的LiCl，Al2Cl7 -离子从铝阳极溶解，在电解质中完全转化为AlCl4 -离子。AlCl4 -通过电解质传导，最终嵌入到阴极的石墨中。取决于所用的阴极活性材料，也可以实现其他电池化学反应。例如，如果阴极中的石墨替换为LiFePO4，则Li+离子可从阴极嵌入和脱离(而不是AlCl41-离子嵌入和脱离石墨)。在充电循环中，电子离开阴极，并通过外部电路移动到阳极。在放电循环中，电子离开阳极，并通过外部电路移动到阴极。除非另有规定，阴极是指正极；除非另有规定，阳极是指负极。
本专利所述的“直接接触”是指两种材料并置，使两种材料充分接触以传导离子或电子流。本专利所述的直接接触，是指两种材料相互接触，它们之间没有放置任何其它材料。
如本专利所用术语“隔膜”，是指将阳极和阴极彼此电绝缘的物理屏障。隔膜通常是多孔的，因此电解质可以填充或渗透到其中；隔膜通常具有坚固的机械强度，因此能够承受施加在电化学单电池上的压力。隔膜的实例包括但不限于二氧化硅玻璃纤维隔膜，或与聚合物纤维混合或与粘合剂混合的二氧化硅玻璃纤维。
本专利所用术语“电解质”或“电解液”，是指包括强路易斯酸金属卤化物和路易斯碱配体混合物的不可燃电解质。实例包括但不限于使用AlCl3和氯化1-乙基-3-甲基咪唑([EMIm]Cl)制备的电解液。路易斯碱配体的实例包括但不限于尿素、乙酰胺或4-丙基吡啶。在典型的电解质中，以AlCl3为金属卤化物，AlCl3进行不对称裂解，形成四氯铝酸阴离子(AlCl4 -)和氯化铝阳离子(AlCl2 +)，其中配体与AlCl2 +阳离子配位结合(或通过共享孤对电子进行配位结合)并形成([AlCl2·n(配体)]+)。这些混合物可用作铝金属阳极电池的电解质。实例包括但不限于，AlCl3和氯化1-乙基-3-甲基咪唑(EMImC)、AlCl3和尿素、AlCl3和乙酰胺、AlCl3和4-丙基吡啶、AlCl3和三甲基苯基氯化铵的混合物。这些电解质可进一步包含LiCl，或Li、Na、Ca、Cu、K、Mg及其组合的任何氧化物。
本专利所用术语“共晶溶剂”、“共晶溶剂电解质”或“DES”，指强路易斯酸金属卤化物和路易斯碱配体的混合物。非限制性的成组DES混合物实例可以参考例如Hogg,JM,etal.,Green Chem 17(3):1831-1841；Fang,Y,et al.,Electrochim Act160:82-88；Fang,Y,et al.,Chem.Commun.51(68)13286-13289和Pulletikurthi,G.,et al.,Nature,520(7547):325-328。这里的每一个参考文献的内容均以引用的方式完整地并入到本专利中。实例包括但不限于AlCl3和尿素。
本专利所用术语“化学相容的封壳”，是指装有阳极、阴极、隔膜和电解液的、不会产生实质性腐蚀的封壳。实质性腐蚀指使电池库仑效率降低10％以上或使电池容量降低10％以上的腐蚀。化学相容是指材料和电解质或DES间的反应性。可以与电解质或DES反应的材料，将电池的库仑效率降低10％以上，或者将其容量降低10％以上，都不是本专利中所述的化学相容。本专利中化学相容的封壳不包括Swage-log电池组单电池、塑料软包或密封玻璃电池组单电池。化学相容的封壳的非限制性实例是封装有阴极、阳极和电解质或DES的FEP软包。在FEP软包外围的是另一个多层软包，所述多层软包的壁依次包括下列层：聚酰胺聚合物层/粘合剂层/铝层/粘合剂层/聚丙烯聚合物层。在一些实例中，聚酰胺聚合物层在最外层；在一些实例中，与FEP软包接触的内层是聚丙烯层。在一些实例中，当从外部观察时，聚酰胺层是可见的；在一些实例中，聚酰胺层下是粘合剂层。在一些实例中，粘合剂下面是铝层。在一些实例中，铝层下面是另一粘合剂层。在一些实例中，在另一粘合剂的下面是聚丙烯层。在一些实例中，在聚丙烯下面是FEP软包。在一些实例中，在FEP软包的内部是阴极、阳极和电解质(或DES)。
本专利所用术语“金属卤化物盐”是指，包括至少一种金属原子和至少一种卤素原子的盐。实例包括但不限于LiCl、NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、CuCl2、CuCl、AlF3、AlCl3、AlBr3、AlI3及以上盐类的组合。
本专利所用“石墨化”一词，是指包含石墨的材料。
本专利所用术语“晶体”是指能够产生X射线衍射的材料。结晶石墨在26.552θ(晶面间距为
的石墨的(002)峰)处具有至少一个XRD峰。石墨可以致密结晶(veingraphite)、鳞片或微晶的形式开采。因此，石墨可以是致密结晶、鳞片、微晶或其组合。在一些实例中，石墨是鳞片石墨；在一些实例中，石墨是天然鳞片石墨。
本专利所用术语“少量缺陷”是指，每摩尔缺陷小于5％的石墨。缺陷包括但不限于畸形颗粒、非晶碳或粒径不等于平均粒径的颗粒。利用拉曼光谱可以测量石墨中的缺陷，并比较缺陷的D带强度与石墨的G带强度。在一些实例中，对于有很少缺陷的天然石墨，D/G的比值接近于零；还有一些实施例中，对于几乎没有缺陷的天然石墨，D/G的比值基本为零。
本专利中的“软包”(pouch)可与“方形蓄电池”(prismatic cell)互换使用。
本专利所使用的术语“循环”是指电化学过程，即具有阳极和阴极的电化学单电池充电和放电的过程。
本专利所使用的“倍率C”，是指相对于电池最大容量放电的速率量度。1C倍率意味着放电电流将在1小时内使整个电池放电完毕。对于容量为100Ah的电池，1C的倍率相当于100A的放电电流。
本专利所使用的术语“不含任何Al2Cl7 1-”是指电解质中Al2Cl7 1-的浓度小于使用拉曼光谱法、红外光谱法、质谱法、原子发射光谱或电感耦合等离子光谱对Al2Cl7 1-进行经验性检测所需的量。除非另有规定，术语“不含任何Al2Cl7 1-”是指电解质中的Al2Cl7 1-浓度小于使用拉曼光谱法对Al2Cl7 1-进行检测所需的量。
本专利所使用的术语“至少以可检测的极限量存在”是指可以对其存在进行经验性检测的物质。可以使用本领域中已知的多种技术来检测这种物质，例如拉曼光谱、红外光谱、质谱、原子发射光谱或电感耦合等离子光谱。除非另有说明，“至少以可检测的极限量存在”是指可以通过拉曼光谱法检测物质的存在。
本专利所使用的术语“离子导体”是指能够传导离子(例如具有至少1×10-4S/cm2或更大的电导率的Li+或AlCl4 1-离子)的介质或材料。
本专利所使用的术语“对至少一种选自由Li+、Na+、K+和AlCl4 1-组成的组中的嵌入物质具有氧化还原活性”是指称为阴极活性材料的材料，可以嵌入或脱嵌Li+、Na+、K+和AlCl4 1-中的任何一种。在嵌入或脱嵌Li+、Na+、K+和AlCl4 1-中的任何一种时，氧化还原状态也会发生变化。氧化还原活性材料包括但不限于石墨、LiCoO2、LiMn2O4、LiMn1.5Ni0.5O4、Li(NiCoAl)O2(NCA)、Li(NiCoMn)O2(NMC)、磷酸铁锂(LiFePO4)、磷酸镍锂(LiNiPO4)、磷酸钴锂(LiCoPO4)、磷酸锰锂(LiMnPO4)、钴锂氧化物、钴锰锂氧化物、钴锰镍锂氧化物、锰镍锂氧化物和硫。
化学
在一些实例中，电化学单电池包括Al或Al合金阳极和含石墨的阴极或含LiFePO4的阴极。在一些实例中，LiFePO4(LFP)阴极可以代替含石墨的阴极。在放电反应过程中，在一些实例中，随着碳被氧化，AlCl4 -嵌入到石墨中。在放电过程中，作为一种替代性的方案，在一些实例中，Li+嵌入到LFP中。在一些实例中，除非另有说明，AlCl3：[EMIm]Cl的摩尔比为约1.3∶1、1.4∶1、1.5∶1、1.6∶1、1.7∶1、1.8∶1或1.9∶1。当引入约饱和的LiCl时，Al2Cl7 1-完全转化为AlCl4 1-，所以Al2Cl7 1-的量减少到可检测到的极限量以下。此外，通过添加饱和量的LiCl产生的Li+随后可以嵌入到除含石墨的阴极以外的阴极中，例如LiFePO4阴极。
离子液体电解质可以通过缓慢混合或其他方式将卤化铝(如AlCl3)与有机化合物(例如，EMIMC、Et3NHCl和尿素)混合而形成。在某些实例中，卤化铝经历不对称裂解形成卤铝酸盐阴离子(如AlCl4 -)和铝卤阳离子，后者作为配体(如[AlCl2·n(配体)]+)与有机化合物配位结合。卤化铝和有机化合物的摩尔比可以至少为1.1或大于1.1，或至少1.2或大于1.2，最多可达1.5、1.8、2，甚至更高。在一些实例中，摩尔比是mr，且1＜mr＜2，例如，卤化铝与有机化合物(如尿素)的摩尔比可在1.1至1.7之间，或1.3至1.5之间。在一些实施例中，配体是盐或者其他包含该配体的化合物，卤化铝和含配体的化合物的摩尔比可以为大于等于1.1或1.2，至多约1.5、1.8、2或更高。电解质可以掺杂或者添加有添加剂，以增加其导电性和降低其粘度，或者通过其他方式调整成分，以有利于金属的可逆电沉积/电溶解。例如，可加入1,2-二氯苯作为辅助溶剂来降低电解质粘度，提高电压效率，从而得到更高的能量密度。此外，碱氯化物添加剂可以增加电池的放电电压。在一些实例中，可以加入1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰亚胺)或1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐作为添加剂来提高电池的放电电压。
在一些实例中，在混合上述试剂之后，使Cu金属暴露于电解质中。
在一些实例中，在混合上述试剂之后，使Zn金属暴露于电解质中。
在一些实例中，在混合上述试剂之后，使Ca金属暴露于电解质中。
在一些实例中，在混合上述试剂之后，使Li金属暴露于电解质中。
在一些实例中，在混合上述试剂之后，使Na金属暴露于电解质中。
在混合上述试剂之后，在一些实例中，在选自SnCl2、GaCl3以及其组合的添加剂存在的情况下，使电解质与铝金属接触并反应。在一些实例中，所述电解质还被掺杂有选自LiF、LiO2及其组合的添加剂。在一些实例中，所述电解质还掺杂有LiF。在一些实例中，所述电解质还掺杂有Li2O。
在混合上述试剂之后，在一些实例中，在存在SnCl2的情况下使电解质与铝金属接触并使之反应。在一些实例中，所述电解质还掺杂有选自LiF、LiO2及其组合的添加剂。在一些实例中，所述电解质还掺杂有LiF。在一些实例中，所述电解质还掺杂有Li2O。
在混合上述试剂之后，在一些实例中，在存在GaCl3的情况下使电解质与铝金属接触并反应。在一些实例中，所述电解质还掺杂有选自LiF、LiO2及其组合的添加剂。在一些实例中，所述电解质还掺杂有LiF。在一些实例中，所述电解质还掺杂有Li2O。
在混合上述试剂之后，在一些实例中，在SnCl2和GaCl3的组合存在的情况下使电解质与铝金属接触并使之反应。在一些实例中，所述电解质还掺杂有选自LiF、LiO2及其组合的添加剂。在一些实例中，所述电解质还掺杂有LiF。在一些实例中，所述电解质还掺杂有Li2O。
电化学单电池
在一些实例中，本发明提出的电化学单电池，包括：(i)电解质(电解液)，所述电解质包括：(a)AlCl4 1-，(b)Li+，(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；(d)所述电解质不含Al2Cl7 1-；(ii)金属阳极，含有选自铝(Al)、锂(Li)、Al-Li、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、钠(Na)、锌(Zn)、Al-Zn、铜(Cu)和锡(Sn)组成的组中的金属或合金；(iii)阴极，所述阴极对选自Li+、Na+、K+和AlCl4 -组成的组中的至少一种嵌入物质具有氧化还原活性。
在一些实例中，本发明提出的电化学单电池，包括：(i)电解质(电解液)，其中，所述电解质包括：(a)AlCl4 1-，(b)Li+，(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；(d)所述电解质不含Al2Cl7 1-；(ii)金属阳极，所述金属阳极包括选自铝(Al)、锂(Li)、Al-Li合金、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、钠(Na)、锌(Zn)、镁(Mg)、Al-Mg合金、Al-Zn合金、Al-Zn-Mg合金、铜(Cu)、Al-Li-Zn合金、Zn-Al合金、CuZn合金和锡(Sn)组成的组中的金属或合金；(iii)阴极，所述阴极对选自Li+、Na+、K+和AlCl4 -组成的组中的至少一种嵌入物质具有氧化还原活性。
在一些实例中，本发明提出一种电化学单电池，包括：(i)电解质(电解液)，其中，所述电解质包括：(a)AlCl4 1-，(b)Li+，(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；和(ii)金属阳极，包括选自铝(Al)、锂(Li)、Al-Li合金、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、钠(Na)、锌(Zn)、镁(Mg)、Al-Mg合金、Al-Zn合金、Al-Zn-Mg合金、铜(Cu)、Al-Li-Zn合金、Zn-Al合金、CuZn合金和锡(Sn)组成的组中的金属或合金；(iii)阴极，所述阴极对选自Li+、Na+、K+和AlCl4 -组成的组中的至少一种嵌入物质具有氧化还原活性；(iv)选自LiF、Li2O及其组合的至少一种。在一些实例中，所述金属阳极包括具有金属或合金涂层的金属或合金。在某些实例中，所述电化学单电池包括LiF。在其他一些实例中，所述电化学单电池包括Li2O。在其他一些实例中，所述电化学单电池包括LiF和Li2O。不受理论的束缚，所述LiF和Li2O可以增加缓冲效果并使Al2Cl7 -量最小，达到中性状态。这可以提高库仑效率及延长循环寿命。
在一些实例中，本发明提出的电化学单电池，包括：(i)电解质，所述电解质包括：(a)AlCl4 1-，(b)Li+，(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；(ii)金属阳极，包括选自铝(Al)、锂(Li)、Al-Li合金、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、钠(Na)、锌(Zn)、镁(Mg)、Al-Mg合金、Al-Zn合金、Al-Zn-Mg合金、铜(Cu)、Al-Li-Zn合金、Zn-Al合金、CuZn合金和锡(Sn)组成的组中的金属或合金；(iii)阴极，所述阴极对选自Li+、Na+、K+和AlCl4 -组成的组中的至少一种嵌入物质具有氧化还原活性；(iv)所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4的摩尔比为0.12或以下。在一些实例中，所述金属阳极包括具有金属或合金涂层的金属或合金。在一些实例中，Al2Cl7 -∶AlCl4的比率为0至0.05。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.12。在某些实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.11。在一些实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.10。在其他实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.09。在一些实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.08。在其他实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.07。在一些实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.06。在其他实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.05。在某些实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.04。在其他实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.03。在一些实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.02。在其他实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0.01。在某些实例中，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比是0。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质中Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.05。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.01。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.011。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.012。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.013。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.014。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.015。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.016。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.017。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.018。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.019。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.02。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.021。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.022。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.023。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.024。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.025。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.026。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.027。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.028。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.029。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.03。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.031。在一些实例中，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.032。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.033。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.034。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.035。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.036。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.037。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.038。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.039。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.04。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.041。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.042。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.043。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.044。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.045。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.046。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.047。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.048。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.049。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.05。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.051。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.052。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.053。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.054。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.055。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.056。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.057。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.058。在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质的Al2Cl7 -∶AlCl4 -的摩尔比为0至0.059。
在一些实例中，本发明提出的电化学单电池，包括：(i)电解质，所述电解质包括：(a)AlCl4 1-；(b)Li+；(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；(d)其中所述电解质不含Al2Cl7 -；(e)其中所述电解质还掺杂有选自LiF、Li2O及其组合的添加剂。在一些实例中，所述电解质还掺杂有LiF。在另一些实例中，所述电解质还掺杂有Li2O。
在一些实例中，本发明提出一种电化学单电池，包括：电解质，所述电解质包括(a)AlCl4 1-；(b)Li+；(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；(d)其中所述电解质不含Al2Cl7 -；(e)其中所述电解质还掺杂有选自LiF、Li2O及其组合的添加剂；(f)当存在选自SnCl2、GaCl3及其混合物的添加剂时，使所述电解质与铝金属接触而制得所述电解质。在一些实例中，所述方法包括当存在选自SnCl2、GaCl3及其组合的添加剂时，使电解质与铝金属接触并反应。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是铝金属阳极或铝金属合金阳极。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是铝(Al)。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是锂(Li)。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是Al-Li合金。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是镍(Ni)。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是钨(W)。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是钛(Ti)。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是钠(Na)。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是锌(Zn)。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是镁(Mg)。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是Al-Mg合金。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是Al-Zn合金。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是Al-Zn-Mg合金。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是铜(Cu)。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是Al-Li-Zn合金。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是Zn-Al合金。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是CuZn合金。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述金属阳极是锡(Sn)。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质还包含至少一种选自以下的物质：Mg、Zn、Ca、Cu、Na及其组合组成的组，所述物质为处于任何可能的氧化态的金属物质。在某些实例中，所述电解质还包含Mg。在某些实例中，所述电解质还包含Zn。在某些实例中，所述电解质还包含Ca。在某些实例中，所述电解质还包含Cu。在某些实例中，所述电解质还包含Na。在某些实例中，所述电解质还包含Mg、Zn、Ca、Cu或Na的组合。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述物质的存在浓度为十亿分之(ppb)0.1至百万分之(ppm)500。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述物质的存在浓度的为百万分之(ppm)0.1至1％摩尔。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质包括选自以下组中的至少一种：Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+、Na+及其组合组成的组。在某些实例中，所述电解质包括Mg2+。在某些实例中，所述电解质包括Zn2+。在某些实例中，所述电解质包括Ca2+。在某些实例中，所述电解质包括Cu+。在某些实例中，所述电解质包括Na+。在某些实例中，所述电解质包括K+。在某些实例中，所述电解质包括Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+或Na+的组合。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质包括选自以下组中的至少一种：Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+、Na+及其组合组成的组，以0.1ppb至500ppm的浓度存在于电解质中。在一些实例中，所述电解质包括Mg2+；在某些实例中，所述电解质包括Zn2+。在一些实例中，所述电解质包括Ca2+。在某些实例中，所述电解质包括Cu+。在一些实例中，所述电解质包括Na+。在某些实例中，所述电解质包括K+。在一些实例中，所述电解质包括Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+或Na+的组合。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质包括选自Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+组成的组中的至少一种，以小于0.274M的浓度存在于电解质中。在一些实例中，所述电解质包括Mg2+。在一些实例中，所述电解质包括Zn2+。在一些实例中，电解质包括Ca2+。在一些实例中，所述电解质包括Cu+。在一些实例中，所述电解质包括Na+。在一些实例中，所述电解质包括K+。在一些实例中，所述电解质包括Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+或Na+的组合。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括Li+和Na+，其中所述Na+的浓度大于Li+的浓度。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括Li+和Na+，其中所述Na+的浓度小于Li+的浓度。
在一些实例中，包括前述任一项，该种物质至少以可检测极限值存在。
在一些实例中，包括前述任一项，Al2Cl7 -的量低于可检测极限值。
在一些实例中，包括前述任一项，Al2Cl7 -的量低于通过拉曼光谱法测量的可检测极限。
在一些实例中，包括前述任一项，Al2Cl7 -的量低于通过质谱法测量的可检测极限值。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括饱和量的选自Li、Na、Zn、Mg、Ca、Cu及其组合组成的组中的卤化物。在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括饱和量的Li的卤化物。在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括饱和量的Na的卤化物。在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括饱和量的Zn的卤化物。在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括饱和量的Mg的卤化物。在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括饱和量的Ca的卤化物。在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括饱和量的Cu的卤化物。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括饱和量的LiCl。
在一些实例中，包括前述任一项，所述有机阳离子或有机-金属络合物阳离子包括咪唑离子、铵离子、吡咯烷离子、吡啶离子和鏻离子。
在一些实例中，包括前述任一项，所述咪唑离子包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1,2-二甲基-3-丙基咪唑鎓及其组合中的至少一个。
在一些实例中，包括前述任一项，所述铵离子选自苄基三甲基铵、三甲基苯基铵、三乙胺及其组合。
在一些实例中，包括前述任一项，所述吡啶离子包括N-(正丁基)吡啶鎓。
在一些实例中，包括前述任一项，所述磷离子包括三己基十四烷基鏻。
在一些实例中，包括前述任一项，所述吡咯烷离子包括1-丁基-1-甲基-吡咯烷鎓。
在一些实例中，包括前述任一项，所述有机阳离子或有机-金属络合物阳离子包括选自乙酰胺、尿素、甲基脲(MUrea)、乙基脲(EUrea)、三乙胺盐酸盐(Et3NHCl)、1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸酯、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯化物(EMIMC)、4-丙基吡啶、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和三甲基苯基氯化铵组成的组中的化合物或其阳离子衍生物。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质存在的温度为-40℃(233.15K)到200℃(473.15K)。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质存在的温度为-40℃(233.15K)至120℃(393.15K)。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质是熔融的且能够离子导电。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包含的H2O小于100ppm。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包含的H2O小于10ppm。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包含的H2O小于1ppm。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包含的O2小于100ppm。
在一些实例中，包括前述任一项，H2O的量或O2的量或两者都低于可检测极限值。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括尿素、甲基脲、乙基脲、Et3NHCl，EMIMC及它们的组合和阳离子。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括尿素或其阳离子。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括EMIMC或其阳离子。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质中AlCl3：EMIMC的摩尔比为1.0至2.0。
在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。在一些实例中，所述电解质包括饱和量的LiCl。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质中AlCl3：尿素的摩尔比为1.0至2.0。在一些实例中，所述电解质包括饱和量的LiCl。
在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比是1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。在一些实例中，所述电解质包括饱和量的LiCl。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质中AlCl3：甲基脲的摩尔比为1.0至2.0。在一些实例中，所述电解质包括饱和量的LiCl。
在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：甲基脲的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。在一些实例中，所述电解质包括饱和量的LiCl。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.0至2.0。在一些实例中，所述电解质包括饱和量的LiCl。
在一些实施例中，包括前述任何一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比是1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。在一些实例中，所述电解质包括饱和量的LiCl。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质包括摩尔比为1.0至2.0的AlCl3：Et3NHCl。在一些实例中，所述电解质包括饱和量的LiCl。
在一些实例中，包括前述任何一项，AlCl4 1-:Et3NHCl的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。在一些实例中，所述电解质包括饱和量的LiCl。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质包括：(a)1.1至2.0摩尔当量的AlCl4 1-；(b)1.0摩尔当量的1-乙基-3-甲基咪唑鎓；(c)0.1至0.5摩尔当量的1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸或其组合。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质包括：(a)选自1-乙基-3-甲基咪唑、N-(正丁基)吡啶、苄基三甲基铵、1,2-二甲基-3-丙基咪唑、三己基十四烷基鏻和1-丁基-1-甲基-吡咯烷组成的组中的有机阳离子，和(b)选自氯化物、四氟硼酸根、三氟甲磺酸根、六氟磷酸根和双(三氟甲磺酰基)酰亚胺组成的组中的阴离子。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池包括正极，其中所述正极包括选自以下组的活性材料：LiCoO2、LiMn2O4、LiMn1.5Ni0.5O4,Li(NiCoAl)O2(NCA)、Li(NiCoMn)O2(NMC)、磷酸铁锂(LiFePO4)、磷酸镍锂(LiNiPO4)、磷酸钴锂(LiCoPO4)、磷酸锰锂(LiMnPO4)、氧化钴锂、氧化钴锰锂、氧化钴锰镍锂、氧化锰镍锂和硫组成的组。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池在化学相容的封壳中。
在一些实例中，包括前述任一项，所述化学相容的封壳包括选自疏水聚合物、氟化聚合物、铝金属、聚合物涂覆的铝软包和聚合物涂覆的金属容器组成的组中的材料。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池还包括正极集电器，所述正极集电器选自玻璃碳、碳纤维纸、碳纤维布、石墨纤维纸和石墨纤维布组成的组。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池还包括选自金属基底组成的组中的正极集电器。
在一些实例中，包括前述任一项，所述金属基底是网状或箔状或泡沫状的。
在一些实例中，包括前述任一项，所述金属基底包括选自镍(Ni)或钨(W)的金属。
在一些实例中，包括前述任一项，所述金属基底包括涂覆有镍和钨薄膜的金属或合金。
在一些实例中，包括前述任一项，所述金属基底是镍箔、镍网、钨箔或钨网。
在一些实例中，包括前述任一项，所述金属基底包括选自镍(Ni)、不锈钢(SS)、铁(Fe)或钨(W)中的金属。
在一些实例中，包括前述任一项，所述金属基底包括涂覆有Ni、SS或W薄膜的金属或合金。
在一些实例中，包括前述任一项，所述金属基底是镍箔、镍网或镍泡沫，具有镍涂层的金属箔，具有镍涂层的金属网或具有镍涂层的金属泡沫、钨箔、钨泡沫或钨网、不锈钢箔、不锈钢泡沫或不锈钢网。
在一些实例中，包括前述任一项，所述不锈钢是304不锈钢或304L不锈钢或316不锈钢或316L不锈钢或201不锈钢。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池还包括正极，所述正极包括聚合物粘合剂和正极活性材料，其中所述活性材料与所述聚合物粘合剂掺混在一起。在一些实例中，所述聚合物粘合剂是亲水聚合物或疏水聚合物粘合剂。在一些实例中，所述聚合物粘合剂是亲水性聚合物，并且所述亲水性聚合物粘合剂选自聚丙烯酸酯、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、PAA-PVA、聚丙烯酸胶乳、纤维素、纤维素衍生物、海藻酸酯、丙烯腈、聚乙二醇、丁苯橡胶、聚(苯乙烯-共-丁二烯)、丁苯橡胶、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)及其组合组成的组。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池包括隔膜，所述隔膜选自无机物例如SiO2玻璃纤维、聚合物或无机-聚合物复合材料。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池包括隔膜，所述隔膜的厚度为约20μm、50μm、100μm、150μm、200μm或400μm。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池包括摩尔比约为1.7的AlCl3：Et3NHCl。
在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比mr为1＜mr＜2。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池包括AlCl3；Et3NHCl；饱和量的LiCl；1.0摩尔当量的Et3NH+；1.7摩尔当量的AlCl4 -；和0.7摩尔当量的Li+。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池包括摩尔比约为1.7的AlCl3：EMIMC。
在一些实例中，包括前述任一项，AlCl 3：EMIMC的摩尔比mr为1＜mr＜2。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池包括AlCl3；EMIMC；饱和量的LiCl；1.0摩尔当量的EMIMC；1.7摩尔当量的AlCl4 -；和0.7摩尔当量的Li+。
在一些实例中，包括前述任一项，所述阴极活性材料加载量约8至16mg/cm2。
在一些实例中，包括前述任一项，所述金属阳极的厚度为约30μm。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池包括具有铝片的铝负极集电器；SiO2玻璃纤维隔膜；及具有Ni，Ni涂覆的金属，W、SS或C片的Ni，Ni涂覆的金属，W、SS或C的正极集电器。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池包括摩尔比约为1.7的AlCl3：Et3NHCl；饱和量的LiCl；1.0摩尔当量的Et3NH+；1.7摩尔当量的AlCl4 1-；和0.7摩尔当量的Li+。
在一些实例中，包括前述任一项，所述阴极活性材料加载量约16mg/cm2。
在一些实例中，包括前述任一项，所述金属阳极的厚度为约30μm。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池包括铝金属或铝锂合金负极；具有Al片的Al负极集电器；SiO2玻璃纤维隔膜；包含选自以下活性材料的正极：LiCoO2、LiMn2O4、LiMn1.5Ni0.5O4、Li(NiCoAl)O2(NCA)、Li(NiCoMn)O2(NMC)、磷酸铁锂(LiFePO4)、磷酸镍锂(LiNiPO4)、磷酸钴锂(LiCoPO4)、磷酸锰锂(LiMnPO4)、氧化钴锂、氧化钴锰锂、氧化钴锰镍锂、氧化锰镍锂和硫组成的组；以及具有Ni、Ni涂覆的金属、W、SS或C片的Ni，Ni涂覆的金属，W，SS或C正极集电器。
在一些实例中，包括前述任一项，所述隔膜的厚度为20μm、100μm、150μm或200μm。
电池
在一些实例中，本发明所述的电化学单电池或电池封装在化学相容的封壳中，所述封壳包括选自氟化聚合物、铝金属及其组合的材料。在一些实例中，所述化学相容的封壳包括氟化聚合物。在一些其他实例中，所述化学相容的封壳包括铝金属。在一些实例中，除了氟化聚合物之外，化学相容性封壳还包括不与电解质直接接触的聚乙烯聚合物。在一些实例中，除了氟化聚合物之外，化学相容性封壳还包括不与电解质直接接触的聚丙烯聚合物。在一些实例中，化学相容的封壳包括氟化聚合物、铝金属、聚乙烯和聚丙烯的组合，但当存在聚乙烯和聚丙烯聚合物时，它们不与电解质直接接触。在一些实例中，包括前述任一项，所述氟化聚合物层与电解质接触。在一些实例中，包括前述任何一项，铝金属在氟化聚合物层和另一聚合物层(例如聚丙烯层)之间。本发明所述的电池、电化学单电池和化学相容封壳参见2018年4月14日提交的标题为“BATTERY WITH LONG CYCLE LIFE”的国际专利PCT/US2018/026968，出于各种目的其全部内容通过引用合并在本申请中。
制备方法
在一些实例中，本发明提出了制备电解质的方法，包括使(i)AlCl3接触(ii)有机阳离子或有机-金属络合物阳离子，其中有机阳离子选自尿素离子、咪唑离子、铵离子、吡咯烷离子、吡啶离子和鏻离子组成的组；和(iii)饱和量的选自Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合的卤化物。所述卤化物的实例包括但不限于LiCl、NaCl、KCl、Ca2Cl、Mg2Cl、Zn2Cl、CuCl和Cu2Cl。
在一些实例中，本发明提出了一种制备电解质的方法，其中所述电解质包括：AlCl4 -；和Li+；选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；所述电解质不含Al2Cl7 1-；并且所述电解质还掺杂有LiF、Li2O及其组合的添加剂；所述方法包括在存在选自SnCl2、GaCl3及其组合的添加剂的情况，使所述电解质与铝金属接触。
在一些实例中，包括前述任一项，在存在选自SnCl2、GaCl3及其组合的添加剂的情况下，通过使电解质与铝金属接触并反应来处理电解质。在一些实例中，所述电解质还掺杂有选自LiF、LiO2及其组合的添加剂。在一些实例中，所述电解质还掺杂有LiF。在一些实例中，所述电解质还掺杂有LiO2。
在一些实施例中，包括前述任一项，在存在SnCl2的情况下，使电解质与铝金属接触并反应来处理电解质。在一些实例中，所述电解质还被掺杂有选自LiF、LiO2及其组合的添加剂。在一些实例中，所述电解质还掺杂有LiF。在一些实例中，电解质还掺杂有LiO2。
在一些实例中，包括前述任一项，在存在GaCl3的情况下使电解质与铝金属接触并反应来处理电解质。在一些实例中，所述电解质还掺杂有选自LiF、LiO2及其组合的添加剂。在一些实例中，所述电解质还掺杂有LiF。在一些实例中，电解质还掺杂有LiO2。
在一些实例中，包括前述任一项，在存在SnCl2和GaCl3组合的情况下使电解质与铝金属接触并反应来处理电解质。在一些实例中，所述电解质还掺杂有选自LiF、LiO2及其组合的添加剂。在一些实例中，所述电解质还掺杂有LiF。在一些实例中，所述电解质还掺杂有LiO2。
在一些实例中，本发明提出了一种制备电解质的方法，包括使(i)AlCl3接触：(ii)有机阳离子或有机-金属络合物阳离子，其中所述有机阳离子选自下组：尿素离子、咪唑离子、铵离子、吡咯烷离子、吡啶离子、鏻离子及其组合；和(iii)饱和量的选自Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合的金属卤化物。
在一些实例中，包括前述任何一项，如使用拉曼光谱法检测，所述电解质不含Al2Cl7 1-。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述电解质不含Al2Cl7 1-，这与以前任何使用铝金属作为阳极的电池不同。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述方法包括通过抽真空来降低电解质周围的压力，同时在电化学单电池中循环电解质至少两次或多次。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述方法包括将AlCl3和尿素混合，其中AlCl3：尿素的摩尔比mr为1＜mr＜2。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述方法包括使AlCl3和尿素接触，其中AlCl3：尿素的摩尔比mr为1＜mr＜2。
在一些实例中，包括前述任何一项，mr是1.x，其中0＜x≤9。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述方法包括向(i)AlCl3与(ii)有机阳离子或有机-金属络合物阳离子中添加与x等摩尔量的Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合的卤化物。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述方法包括向AlCl3和尿素的混合物中添加x等摩尔的Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合的卤化物。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述方法包括添加与x等摩尔的Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合的卤化物。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述方法包括使与x等摩尔的LiCl与AlCl3和有机阳离子或有机-金属络合物阳离子接触。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述方法包括使AlCl3与EMIMC接触，其中AlCl3：EMIMC的摩尔比mr为1＜mr＜2。
在一些实例中，包括前述任何一项，mr是1.x，其中0＜x≤9。
在一些实例中，包括前述任何一项，所述方法包括使与x等摩尔的卤化物与AlCl3和有机阳离子或有机-金属络合物阳离子接触，所述卤化物选自Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合组成的组。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括使与x等摩尔量的LiCl与AlCl3和有机阳离子或有机-金属络合物阳离子接触。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括使AlCl3与三乙胺盐酸盐(Et3NHCl)接触，其中AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比mr为1＜mr＜2。
在一些实例中，包括前述任一项，mr是1.x，其中0＜x≤9。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括使与x等摩尔的金属或金属卤化物与AlCl3和有机阳离子或有机-金属络合物阳离子接触，所述金属或金属卤化物选自Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合组成的组。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括使x等摩尔的LiCl与AlCl3和有机阳离子或有机-金属络合物阳离子接触。在一些实例中，x为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括使电解质与选自SnCl2、GaCl3以及它们的组合的添加剂接触。在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括使电解质与SnCl2接触。在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括使电解质与GaCl3接触。在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括使电解质与SnCl2和GaCl3的组合接触。在一些实例中，在本发明阐述的方法完成时，SnCl2、GaCl3或其组合均不残留在电解质中。不受理论的束缚，所述纯化步骤产生强烈的褪色效果。在该步骤之后，具有所述电解质的电化学单电池表现出更高的库仑效率。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括使电解质与SnCl2接触。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括使电解质与GaCl3接触。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质不含Al2Cl7 1-。
在一些实例中，包括前述任一项，所述卤化物是氯化物。
在一些实例中，包括前述任一项，所述卤化物是LiCl。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质还包括至少一种选自以下组的物质：Mg、Zn、Ca、Cu、Na、K及其组合组成的组，所述物质为可能的氧化状态下的离子形式。
在一些实例中，包括前述任一项，所述物质的浓度是0.1ppm至1％摩尔。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括至少一种选自下组的物质：Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+及其组合组成的组。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括至少一种选自下组的物质：Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+组成的组，所述物质的浓度是0.1ppm至1％摩尔。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括选自Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+及其组合组成的组中的至少一种阳离子，其中所述阳离子在电解质中的浓度小于1M。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括Li+和Na+，其中Na+的浓度大于Li+的浓度。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质包括Li+和Na+，其中Na+的浓度小于Li+的浓度。
在一些实例中，包括前述任一项，所述阳离子至少以可检测极限量存在。
在一些实例中，包括前述任一项，Al2Cl7 1-的量低于可检测极限量。
在一些实例中，包括前述任一项，Al2Cl7 1-的量低于拉曼光谱法测量的可检测极限量。
在一些实例中，包括前述任一项，Al2Cl7 1-的量低于质谱法测量的可检测极限值。
在一些实例中，包括上述任一项，有机阳离子或有机-金属络合物阳离子包括选自乙酰胺、尿素、甲基脲(MUrea)、乙基脲(EUrea)、三乙胺盐酸盐(Et3NHCl)、1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸、1-乙基-3-甲基咪唑氯化物(EMIMC)、4-丙基吡啶、N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和三甲基苯基氯化铵组成的组中的化合物或其衍生物。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电化学单电池包括金属阳极，所述金属阳极包括选自铝(Al)、锂(Li)、锌(Zn)、Al-Li合金、Zn-Al-Li合金、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、钠(Na)、锡(Sn)组成的组中的金属或合金。在一些实例中，包括上述任一项，所述电化学单电池包括金属阳极、阴极以及金属阳极与阴极之间的隔膜。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质存在的温度为-40℃(233.15K)至200℃(473.15K)。
在一些实例中，包括前述任一项，所述电解质存在的温度为-40℃(233.15K)至120℃(393.15K)。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括通过在循环电解质时抽真空来降低电解质周围的压力，直到所述电解质包含的H2O小于100ppm。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括通过在循环电解质时通过抽真空来降低电解质周围的压力，直到所述电解质包含的H2O小于10ppm。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括在循环所述电解质的时通过抽真空来降低所述电解质周围的压力，直到所述电解质包含的H2O小于1ppm。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括在循环电解质的时通过抽真空来降低电解质周围的压力，直到电解质包含的O2小于100ppm。
在一些实例中，包括前述任一项，所述有机阳离子或有机-金属络合物阳离子包括咪唑离子、铵离子、吡咯烷离子、吡啶离子和鏻离子。
在一些实例中，包括前述任一项，所述咪唑离子包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1,2-二甲基-3-丙基咪唑鎓及其组合中的至少一个。
在一些实例中，包括前述任一项，所述铵离子选自苄基三甲基铵、三甲基苯基铵、三乙胺及其组合。
在一些实例中，包括前述任一项，所述吡啶离子包括N-(正丁基)吡啶鎓。
在一些实例中，包括前述任一项，所述磷离子包括三己基十四烷基鏻。
在一些实例中，包括前述任一项，所述吡咯烷离子包括1-丁基-1-甲基-吡咯烷鎓。
在一些实例中，包括前述任一项，所述方法包括使电池循环多个循环，并通过抽真空来降低电解质周围的压力。
在一些实施例中，包括前述任一项，向所述电解质中批量加入尿素、甲基脲、乙基脲、Et3NHCl、EMIMC及其组合和阳离子。
在一些实例中，包括前述任一项，向所述电解质中批量加入包含尿素或其阳离子的混合物。
在一些实例中，包括前述任一项，向所述电解质中批量加入包含EMIMC或其阳离子的混合物。
在一些实例中，包括前述任一项，向所述电解质中批量加入包含摩尔比为1.0至2.0的AlCl3：EMIMC混合物。
在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比是1.0。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比是1.1。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比是1.2。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比为1.3。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比是1.4。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比为1.5。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比是1.6。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比是1.7。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比是1.8。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比是1.9。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：EMIMC的摩尔比为2.0。
在一些实施例中，包括前述任一项，将电解质中加入包含AlCl3：尿素的摩尔比为1.0至2.0的混合物。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比为1.0。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比为1.1。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比为1.2。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比为1.3。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比为1.4。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比为1.5。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比为1.6。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比是1.7。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比为1.8。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比为1.9。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比为2.0。
在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比是1.0。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比为1.1。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比为1.2。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比为1.3。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比为1.4。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比为1.5。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比为1.6。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比是1.7。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比为1.8。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比是1.9。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：Et3NHCl的摩尔比为2.0。
在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：尿素的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
在一些实例中，包括前述任一项，向电解质中批量加入AlCl3：甲基脲摩尔比为1.0至2.0的的混合物。
在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3：甲基脲的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。在一些实施例中，包括前述任一项，在所述电解质批量加入AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.0至2.0的混合物。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.0。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.1。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.2。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.3。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.4。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.5。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.6。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.7。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.8。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.9。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶甲基脲的摩尔比为2.0。
在一些实例中，包括前述任一项，将AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.0至2.0的混合物批量加入电解质。
在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。在一些实例中，包括前述任一项，将电解质批量加入摩尔比为1.0至2.0的AlCl3∶乙基脲的混合物。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.0。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.1。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.2。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.3。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.4。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.5。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.6。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.7。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.8。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为1.9。在一些实施例中，包括前述任一项，AlCl3∶乙基脲的摩尔比为2.0。
在一些实例中，包括前述任一项，将摩尔比为1.0至2.0的AlCl3∶Et3NHCl的混合物批量加入电解质。
在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比是1.0。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比为1.1。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比为1.2。
在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比为1.3。在包括任何前述实例的一些实例中，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比为1.4。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比为1.5。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比为1.6。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比是1.7。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比为1.8。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比是1.9。在一些实例中，包括前述任一项，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比为2.0。
在一些实例中，本发明提出了通过本发明所述的方法制备的电解质。
在一些实例中，本发明提出了一种电化学单电池，其包括本发明所制备的电解质。
实施例
本发明的实施例阐述了如何制造和使用具有金属阳极和上述电解质的电池。
在该实施例中的电化学单电池可以分别包括Al、Al-Li、Ni、W、Zn、Mg、Al-Mg、Al-Zn-Mg、Cu或Cu-Zn金属阳极。Al-Mg金属阳极是Al和Mg的合金。Al-Zn-Mg金属阳极是Al、Zn和Mg的合金。Cu-Zn金属阳极是Cu和Zn的合金。Al-Li金属阳极是Li和Al的合金。在使用前，用乙醇洗涤金属阳极以除去污染物。将一个3毫米宽、0.09毫米厚的镍片连接到阴极，所述阴极由磷酸铁锂(LFP)与导电碳和粘贴在镍箔上的粘合剂混合组成。LFP的加载量约为10-15mg/cm2。SiO2玻璃纤维滤纸用作隔膜。将所有电极组件组装在一个软包中。所述软包由铝层压膜制成。在将电解质填充到电池软包中之前，将所述电池软包在80℃下干燥以去除残留的水分。
所有电解液和电池都是在充氩手套箱中组装的，手套箱中的水和氧含量小于5ppm。使用收到的氯化铝(AlCl3)(Alfa Aesar，无水99.9％)，并在手套箱内打开。将1-乙基-3-甲基咪唑氯化物、尿素和甲基脲在60-90℃真空干燥24小时。
除非另有说明，使用碳带将软包内的所有电池组件固定在适当的位置，所述碳带裸露于电解质中。碳带用于固定电池的某些部件。但是，碳带不是必需的组件，可以不采用碳带。将部分组装的电池在真空下于80℃干燥过夜，然后转移到手套箱中。在手套箱中，两层玻璃纤维滤纸隔膜(在250℃下预先干燥)和1.5g的电解质组合用作所述电化学单电池隔膜，其中所述电解质中的AlCl3：尿素的摩尔比为1.3:1。
电化学分析仪器有CHI 760d(CH Instruments)、VMP3(Bio-Logic)和电池测试仪(Neware)。
物理分析
用拉曼光谱法测量缺陷带D相对于石墨带G的强度。数据采集时间一般为10s，累计10次。用硅晶片在520cm-1处对激光激发源的波长进行归一化处理。以热电冷电荷耦合器件作为探测器，工作温度为60℃时的分辨率为1cm-11024×256像素。用Olympus×50物镜将激光线聚焦到样品上，激光光斑尺寸估计为0.8-1μm。
物理分析仪器为Bruker D8 Advanced(X射线衍射测量)和激光波长为532nm的UniRAM显微拉曼光谱仪。
实施例1–具有铝阳极和磷酸锂铁阴极的电化学单电池
本实施例显示了在具有LiFePO4阴极活性材料的阴极的电化学单电池中使用含有Cu2+或Mg2+离子的离子液体电解质的优点。下面所述的电化学单电池也具有这些优点，所述电化学单电池具有嵌锂的正极活性材料、负极和电解质，所述负极适于与Li-Al合金氧化还原活性材料共同使用，所述电解质包含AlCl4 1-，Li+，可选地包括Mg2+，但不含Al2Cl7 -。
本实施例制备了三个铝离子电池(AIB)。所述AIB分别包括：铝箔负极；具有电解质的200μm厚的玻璃隔膜；以及镍箔上的LiFePO4正极。用于沉积阴极的浆料包括：将85wt％的LiFePO4、10wt％的导电碳和5wt％的粘合剂，粘贴在镍箔上，然后在120℃下干燥12小时。阴极中LiFePO4的量约为10mg/cm2。
通过混合AlCl3和EMIMC来制备第一电解质，其中，AlCl3/EMIMC的摩尔比为1.3。EMIMC是1-乙基-3-甲基咪唑氯化物。然后，将电解质暴露于饱和量的LiCl中。通过添加比EMIMC的量多0.3摩尔量的LiCl，以完全中和电解质。然后根据2018年4月14日提交的标题为“BATTERY WITH LONG CYCLE LIFE”的国际PCT/US2018/026968中所述的方法在真空下纯化电解质，将其全部内容出于所有目的通过引用整体并入本文。将具有所述电解质的电池进行电化学循环。结果如图1(a)所示。
通过混合AlCl3和Et3NHCl来制备第二电解质，其中，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比为1.7。然后，使饱和量的LiCl暴露于电解质。添加比AlCl3的量高0.7摩尔量的LiCl，以完全中和电解质。然后根据2018年4月14日提交的标题为“BATTERY WITH LONG CYCLE LIFE”的国际PCT/US2018/026968中所述的方法在真空下纯化电解质，将其全部内容出于所有目的通过引用整体并入本文。将具有该电解质的AIB进行电化学循环。结果如图1(b)所示。
通过混合AlCl3和尿素来制备第三电解质，其中，AlCl3/尿素的摩尔比为1.3。然后，使饱和量的LiCl暴露于电解质。添加比AlCl3的量高0.3摩尔量的LiCl，以完全中和电解质。然后根据2018年4月14日提交的标题为“BATTERY WITH LONG CYCLE LIFE”的国际PCT/US2018/026968中所述的方法在真空下纯化电解质，将其全部内容出于所有目的通过引用整体并入本文。将具有该电解质的AIB进行电化学循环。结果如图1(c)所示。
实施例2–具有铝阳极和钴镍锰锂氧化物阴极的电化学单电池
本实施例制备了由铝阳极和钴镍锰锂氧化物阴极组成的电池。电化学单电池包括以铝箔作的负极，厚度为200μm的带有电解质的玻璃隔膜以及粘贴在镍箔正极上的LiNizMnyCozO2(x，y，z范围为0.05-0.95；在此实施例中使用的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2)。用于制备阴极的浆料包括85wt％LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2，10wt％的导电碳和5wt％的粘合剂，粘在镍箔上，然后在120℃下干燥12小时，LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2在阴极中的质量加载量约为10mg/cm2。
通过混合AlCl3和EMIMC制备第一电解质，其中，AlCl3/EMIMC的摩尔比为1.1。然后，将饱和量的LiCl暴露于所述电解质中。添加比AlCl3的量高0.1摩尔量的LiCl，以完全中和电解质。然后根据2018年4月14日提交的标题为“BATTERY WITH LONG CYCLE LIFE”的国际PCT/US2018/026968中所述的方法在真空下纯化电解质，将其全部内容出于所有目的通过引用整体并入本文。将具有该电解质的AIB进行电化学循环。结果如图2(a)所示。
通过混合AlCl3和尿素来制备第二电解质，其中，AlCl3/尿素的摩尔比为1.3。然后，将饱和量的LiCl暴露于所述电解质中。添加比AlCl3的量高0.3摩尔量的LiCl，以完全中和电解质。然后根据2018年4月14日提交的标题为“BATTERY WITH LONG CYCLE LIFE”的国际PCT/US2018/026968中所述的方法在真空下纯化电解质，将其全部内容出于所有目的通过引用整体并入本文。将具有该电解质的AIB进行电化学循环。结果如图2(b)所示。
实施例3–具有铝阳极和石墨阴极的电化学单电池
本实施例制备了两个铝离子电池(AIB)。所述AIB分别包括：铝箔负极；厚度为200μm的具有离子液体电解质的玻璃隔膜；以及石墨涂覆的镍箔正电极。用于制备阴极的浆料包含95wt％的石墨和5wt％的粘合剂，粘贴在镍箔上，然后在120℃下干燥12小时。每个AIB具有不同的离子液体电解质(ILE)。
混合AlCl3和EMIC来制备第一电解质，其中，AlCl3/EMIC的摩尔比为1.6。所述电解质被称为离子液体电解质(ILE)。然后，将Mg金属暴露于ILE中，由此在ILE中形成ppm级别浓度的Mg2+离子。然后根据2018年4月14日提交提交的标题为“BATTERY WITH LONG CYCLELIFE”的国际专利PCT/US2018/026968所述的方法在真空下纯化ILE，出于所有目的将其全部内容通过引用整体并入本文。结果如图3(a)所示。
混合AlCl3和三乙胺盐酸盐(Et3NHCl)来制备第二电解质，其中，AlCl3/Et3NHCl的摩尔比为1.6。所述电解质被称为离子液体电解质(ILE)。然后将Cu金属暴露于ILE中，由此在ILE中形成ppm级别浓度的Cu2+离子。然后根据2018年4月14日提交的的国际专利PCT/US2018/026968所述的方法在真空下纯化ILE，出于所有目的将其全部内容通过引用整体并入本文。结果如图3(b)所示。
实施例4–具有镍阳极和磷酸铁锂阴极的电化学单电池
本实施例中的电化学单电池包括镍(Ni)阳极和磷酸铁锂(LiFePO4)阴极。电化学单电池包括厚度为约20μm镍箔作的负极，厚度为200μm的具有电解质的玻璃隔膜以及在镍箔上的LiFePO4作为正极。用于制备阴极的浆料包含85wt％的LiFePO4、10wt％的导电碳和5wt％的粘合剂，将其粘贴在镍箔上，然后在120℃下干燥12小时。阴极中的LiFePO4的量约为10mg/cm2。
通过将AlCl3和Et3NHCl混合来制备电解质，其中AlCl3/Et3NHCl的摩尔比为1.7。然后，使饱和量的LiCl暴露于电解质中。加入比AlCl3的量高0.7mol的量的LiCl，以完全中和AlCl3/Et3NHCl的比率为1.7的电解质。然后根据2018年4月14日提交的标题为BATTERY WITHLONG CYCLE LIFE的国际PCT/US2018/026968中所述的方法在真空下纯化电解质，出于所有目的将其全部内容通过引用整体并入本文。将具有所述电解质的AIB进行电化学循环。结果如图4所示。
实施例5-具有锌阳极和磷酸铁锂阴极的电化学单电池
本实施例中的电化学单电池包括锌(Zn)阳极和磷酸铁锂(LiFePO4)阴极。所述电化学单电池包括厚度为50μm的Zn箔片负极，厚度为200μm的带电解质的玻璃隔膜和镍箔上的LiFePO4正极。用于制备阴极的浆料包含85wt％的LiFePO4、10wt％的导电碳和5wt％的粘合剂，粘贴在镍箔上，然后在120℃下干燥12小时。阴极中LiFePO4的量约为10mg/cm2。
通过混合AlCl3和Et3NHCl来制备具有锌阳极和磷酸铁锂阴极的电化学单电池的电解质，其中AlCl3/Et3NHCl摩尔比为1.7。然后，将饱和量的LiCl暴露于电解质中。加入比AlCl3的量高0.7mol的量的LiCl，以完全中和AlCl3/Et3NHCl为1.7的电解质。根据2018年4月14日提交的标题为BATTERY WITH LONG CYCLE LIFE的国际PCT/US2018/026968中所述的方法在真空下纯化电解质，出于所有目的将其全部内容通过引用整体并入本文。将具有所述电解质的AIB进行电化学循环。结果如图5所示。
实施例6–具有金属合金阳极和磷酸铁锂阴极的电化学单电池
本实施例中的电化学单电池包括合金阳极和磷酸铁锂(LiFePO4)阴极。本例中的电化学单电池使用金属合金如Al-Zn-Mg合金作为阳极。所用合金为7075型Al-Zn-Mg合金(Mg约2.5wt％、Zn约5.5wt％和Al约92wt％)。所述电化学单电池包括厚度为1.0mm的7075型Al-Zn-Mg合金负极，具有电解质的200μm厚的玻璃隔膜和镍箔上的LiFePO4正极。阴极中LiFePO4的量约为10mg/cm2。
将AlCl3和Et3NHCl混合来制备具有7075型Al-Zn-Mg合金阳极和磷酸铁锂阴极的电化学单电池的电解质，其中AlCl3/Et3NHCl摩尔比为1.7。然后，将饱和量的LiCl暴露于所述电解质中。加入比AlCl3的量高0.7mol的量的LiCl，以完全中和AlCl3/Et3NHCl为1.7的电解质。根据2018年4月14日提交的标题为BATTERY WITH LONG CYCLE LIFE的国际PCT/US2018/026968中所述的方法在真空下纯化电解质，出于所有目的将其全部内容通过引用整体并入本文。将具有所述电解质的AIB进行电化学循环。结果如图6所示。
实施例7–电解质的拉曼光谱分析
根据如下方法制备AlCl3：EMIC的摩尔比为1.1的电解质：Sun,et al.,A HIGHPERFORMANCE HYBRID BATTERY BASED ON ALUMINUM ANODE AND LIFEPO4 CATHODE,Chem.Commun.,2015,DOI:10.1039/c5cc09019a。所述电解质包括1M LiAlCl4。通过拉曼光谱分析电解质，结果如图7所示。
图7所示的结果表明所述电解质没有被完全中和。在拉曼光谱在316cm-1处观察到Al2Cl7 -。对该电解质的分析表明，Al2Cl7 -∶AlCl4的摩尔比约为0.122。
实施例8–电解质的拉曼光谱分析
将AlCl3和EMIMC混合来制备一系列的电解质，其中AlCl3：EMIMC的摩尔比为1.6、1.7、1.8、1.9和2.0。EMIMC是1-乙基-3-甲基咪唑氯化物。饱和量的LiCl暴露于每种电解质中。根据2018年4月14日提交的标题为BATTERY WITH LONG CYCLE LIFE的国际PCT/US2018/026968中所述的方法在真空下纯化每种电解质，出于所有目的将其全部内容通过引用整体并入本文。通过拉曼光谱分析该系列的电解质，结果如图8所示。
图8所示的结果表明电解质被完全中和。没有观察到任何Al2Cl7 -。
实施例9：具有中性和非中性电解质的电化学单电池的比较
将实施例7的电解质用于第一电化学单电池中。第一电化学单电池包括400μm厚的铝阳极和具有LA133粘合剂的LiFePO4(加载量1-2mg/cm2)的阴极。
将实施例8所述的电解质用于第二电化学单电池中，其中，AlCl3/EMIMC的摩尔比为1.6。第二电化学单电池包括厚度为400μm的铝阳极和具有La133粘合剂的LiFePO4(加载量8mg/cm2)的阴极。
第一电化学单电池进行电化学循环。结果显示在图9的底部图中。
第二电化学单电池进行电化学循环。结果显示在图9的顶部图中。
第二电化学单电池表现出较高的放电平稳度，为1.7。第一个电化学单电池的放电平稳期较低，为1.3V。这些结果表明，第二电化学单电池在与第一电解质不同的阳极运行。在一定程度上因为第二电化学单电池中的电解质不包含Al2Cl7 -，而第一电化学单电池中的电解质却包含Al2Cl7 -。不受理论的束缚，第二电化学单电池通过Li-Al合金氧化还原反应运行。不受理论的束缚，第一电化学单电池通过Al氧化还原反应运行。
将第一电化学单电池电化学循环约160个循环。在大约90个循环之后，库仑效率显著下降。结果如图10所示。
将第二电化学单电池电化学循环约160个循环。经过90个循环后，库仑效率依然大于99％。结果如图11所示。
实施例10锂铝阳极的X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)分析
实施例8中AlCl3/EMIMC的摩尔比为1.6的电解质用于电化学单电池。所示电解质包括的AlCl3/EMIC的摩尔比为1.6，并且以0.6摩尔比的LiCl中和所述电解质。所述电化学单电池包括厚度为400μm的铝阳极，以及具有La133粘合剂的LiFePO4(加载量8mg/cm2)阴极。
在10次充放电循环后，将所述电化学单电池在充电状态下拆开。
在图12和13中示出了在10次充放电循环之后阳极的XPS分析。
图12示出了Al为81.7％的XPS标志特性。
图13示出了Li为18.3％的XPS标志特性。
图12和13表明电化学单电池通过Li-Al合金氧化还原反应运行，同实施例9所述。
图14所示的SEM分析显示了Li-Al合金氧化还原反应产物的形态特征。
以上实施例和实例仅是说明性的，并非限制性的。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验就可以确定许多特定成分、材料和步骤的等同替代物。所有这些等同形式都属于所附权利要求所涵盖范围内。
Claims (171)
1.一种电化学单电池，包括：
(i)电解质，其中所述电解质包括：(a)AlCl4 -；(b)Li+；和(c)选自有机阳离子和有机-金属络合物阳离子组成的组中的至少一种；(d)选自LiF、Li2O及其组合组成的组至少一种；和(e)所述电解质不含可以通过拉曼光谱法检测到的Al2Cl7 1-；
(ii)金属阳极，所述金属阳极包括选自铝(Al)、锂(Li)、Al-Li合金、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、钠(Na)、锌(Zn)、Al-Zn合金、Al-Li-Zn合金、铜(Cu)和锡(Sn)组成的组中的金属或其合金；和
(iii)阴极，所述阴极对选自Li+、Na+、K+和AlCl4 -组成的组中的至少一种嵌入物质具有氧化还原活性。
2.根据权利要求1所述的电化学单电池，其中所述金属阳极是铝阳极或铝合金阳极。
3.根据权利要求1或2所述的电化学单电池，其中所述电解质还包含选自由Mg、Zn、Ca、Cu、Na、K及其组合组成的组中的至少一种物质，所述物质为处于任何可能的氧化态的离子。
4.根据权利要求3所述的电化学单电池，其中所述物质的浓度为百万分之(ppm)0.1至1％摩尔。
5.根据权利要求3-4中任一项所述的电化学单电池，包括选自Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+、Na+及其组合组成的组中的至少一种物质。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的电化学单电池，包括选自Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+及其组合组成的组中的至少一种物质，所述物质的浓度为百万分之(ppm)0.1至1％摩尔。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的电化学单电池，包括选自Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2 +、K+和Na+及其组合组成的组中的至少一种阳离子，其中所述电解质中的阳离子的浓度小于1M。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的电化学单电池，包括Li+和Na+，其中Na+的浓度大于Li+的浓度。
9.根据权利要求3至7中任一项所述的电化学单电池，包括Li+和Na+，其中Na+的浓度小于Li+的浓度。
10.根据权利要求7、8或9所述的电化学单电池，其中所述阳离子至少以可检测极限量存在。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的电化学单电池，其中，Al2Cl7 1-的量低于可检测极限量。
12.权利要求11的电化学单电池，其中，Al2Cl7 1-的量低于拉曼光谱法测量的可检测极限量。
13.根据权利要求11或12所述的电化学单电池，其中，Al2Cl7 1-的量低于质谱法测量的可检测极限。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的电化学单电池，还包括饱和量的选自Li、K、Na、Zn、Mg、Ca、Cu及其组合组成的组中的卤化物。
15.根据权利要求14所述的电化学单电池，其中所述卤化物是氯化物。
16.根据权利要求1至13中任一项所述的电化学单电池，还包括饱和量的LiCl。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的电化学单电池，其中所述有机阳离子或有机-金属络合物阳离子包括与乙酰胺、尿素、甲基脲(MUrea)、乙基脲(EUrea)、4-丙基吡啶、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺及其组合物中的至少一种配位的金属阳离子。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的电化学单电池，其中所述有机阳离子或有机-金属络合物阳离子包括咪唑离子、铵离子、吡咯烷离子、吡啶离子和鏻离子。
19.根据权利要求18所述的电化学单电池，其中所述咪唑离子包括1-乙基-3-甲基咪唑、1，2-二甲基-3-丙基咪唑及其组合中的至少一种。
20.根据权利要求18所述的电化学单电池，其中所述铵离子选自苄基三甲基铵、三甲基苯基铵、三乙胺及其组合。
21.根据权利要求18所述的电化学单电池，其中所述吡啶离子包括N-(正丁基)吡啶鎓。
22.根据权利要求18所述的电化学单电池，其中所述鏻离子包括三己基十四烷基鏻。
23.根据权利要求18所述的电化学单电池，其中所述吡咯烷离子包括1-丁基-1-甲基-吡咯烷鎓。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质是-40℃(233.15K)至200℃(473.15K)的温度下的离子液体。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包含有机溶剂，并且以-20℃(233.15K)至80℃(393.15K)的温度存在。
26.根据权利要求24或25所述的电化学单电池，其中所述电解质是熔融状态且可以传导离子。
27.根据权利要求1-26中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包含小于100ppm的H2O。
28.根据权利要求1-27中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包含小于10ppm的H2O。
29.根据权利要求1-28中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包含小于1ppm的H2O。
30.根据权利要求1-29中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包含小于100ppm的O2。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的电化学单电池，其中，H2O的量或O2的量或两者均低于可检测极限值。
32.根据权利要求1-31中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包含尿素、甲基脲(Murea)或乙基脲(Eurea)的阳离子。
33.根据权利要求1-32中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包含尿素、甲基脲(Murea)或乙基脲(Eurea)的配体。
34.根据权利要求1-33中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包含铵、咪唑及其组合的有机阳离子。
35.根据权利要求34所述的电化学单电池，其中所述铵的有机阳离子包括三乙胺阳离子。
36.根据权利要求34所述的电化学单电池，其中所述咪唑的有机阳离子包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓((EMIM+)。
37.根据权利要求1-36中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包含尿素或其阳离子。
38.根据权利要求1-37中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包含EMIMC或其阳离子。
39.根据权利要求1-38中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包括摩尔比为1.0至2.0的AlCl3：EMIMC。
40.根据权利要求39所述的电化学单电池，其中所述AlCl3：EMIMC的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
41.根据权利要求1-38中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包括摩尔比为1.0至2.0的AlCl4 1-：尿素。
42.根据权利要求41所述的电化学单电池，其中所述AlCl4 1-：尿素的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
43.根据权利要求1-38中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包括摩尔比为1.0至2.0的AlCl3：甲基脲(Murea)。
44.根据权利要求43所述的电化学单电池，其中所述AlCl3：甲基脲(Murea)的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
45.根据权利要求1-38中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包括摩尔比为1.0至2.0的AlCl3：乙基脲(Eurea)。
46.根据权利要求45所述的电化学单电池，其中所述AlCl3：乙基脲的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
47.根据权利要求1-46中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质包括摩尔比为1.0至2.0的AlCl3：Et3NHCl。
48.根据权利要求47所述的电化学单电池，其中AlCl3：Et3NHCl的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
49.根据权利要求11-48中任一项所述的电化学单电池，其中所述电解质还包含选自由Mg、Zn、Ca、Cu、Na、K及其组合组成的组中的至少一种物质，所述物质为任何可能的氧化态的离子。
50.根据权利要求49所述的电化学单电池，其中所述物质的浓度为百万分之(ppm)0.1至1％摩尔。
51.根据权利要求11-50中任一项所述的电化学单电池，包含选自由Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+及其组合组成的组中的至少一种。
52.根据权利要求11-51中任一项所述的电化学单电池，包含选自由Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+组成的组中的至少一种物质，其中所述物质的浓度是百万分之(ppm)0.1至1％摩尔。
53.根据权利要求1-52中任一项所述的电化学单电池，包含选自Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2 +、K+和Na+组成的组中的至少一种阳离子，其中所述阳离子在电解质中的浓度小于1M。
54.根据权利要求11-53中任一项所述的电化学单电池，包括Li+和Na+，其中Na+的浓度大于Li+的浓度。
55.根据权利要求11-54中任一项所述的电化学单电池，包括Li+和Na+，其中Na+的浓度小于Li+的浓度。
56.根据权利要求51、52或53所述的电化学单电池，其中所述阳离子至少以可检测极限量存在。
57.根据权利要求1-56中任一项所述的电化学单电池，其中所述阴极包括对AlCl4 -离子或Li+离子具有氧化还原活性的材料。
58.根据权利要求1-57中任一项所述的电化学单电池，其中所述阴极包括石墨、LiCoO2、LiMn2O4、LiMn1.5Ni0.5O4、Li(NiCoAl)O2(NCA)、Li(NiCoMn)O2(NMC)、磷酸铁锂(LiFePO4)、磷酸镍锂(LiNiPO4)、磷酸钴锂(LiCoPO4)、磷酸锰锂(LiMnPO4)、钴锂氧化物、钴锰锂氧化物、钴锰镍锂氧化物、锰镍锂氧化物和硫。
59.根据权利要求58所述的电化学单电池，其中所述电化学单电池在化学相容的封壳中。
60.根据权利要求59所述的电化学单电池，其中所述化学相容的封壳包括选自疏水聚合物、氟化聚合物、铝金属、聚合物涂覆的铝软包和聚合物涂覆的金属容器组成的组中的材料。
61.根据权利要求1-60中任一项所述的电化学单电池，其中所述电化学单电池还包括阴极集电器，所述阴极集电器选自玻璃碳、碳纤维纸、碳纤维布、石墨纤维纸和石墨纤维布组成的组。
62.根据权利要求1-60中任一项所述的电化学单电池，其中所述电化学单电池还包括金属基底的阴极集电器。
63.根据权利要求62所述的电化学单电池，其中所述金属基底是网状或箔状或泡沫状的。
64.根据权利要求62或63所述的电化学单电池，其中所述金属基底包括选自镍(Ni)、不锈钢(SS)、铁(Fe)或钨(W)的金属。
65.根据权利要求62或63所述的电化学单电池，其中所述金属基底包括涂覆有Ni、SS或W薄膜的金属或合金。
66.根据权利要求62或63所述的电化学单电池，其中所述金属基底是Ni箔、Ni网、Ni泡沫、W箔、W泡沫或W网、SS箔、SS泡沫或SS网。
67.根据权利要求64-66中任一项所述的电化学单电池，其中所述SS为304SS，304L SS、316SS、316L SS、201SS。
68.根据权利要求62-67中任一项所述的电化学单电池，其中所述正极包括聚合物粘合剂和正极活性材料，其中所述活性材料与所述聚合物粘合剂掺混在一起。
69.根据权利要求68所述的电化学单电池，其中所述聚合物粘合剂是亲水性聚合物或疏水性聚合物粘合剂。
70.根据权利要求68所述的电化学单电池，其中所述聚合物粘合剂是选自聚丙烯酸酯、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、PAA-PVA、聚丙烯酸酯胶乳、纤维素、纤维素衍生物、藻酸盐、丙烯腈、丙烯腈共聚物、聚乙二醇、丁苯橡胶、聚(苯乙烯-共-丁二烯)、丁苯橡胶、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)及其组合组成的组中的亲水性聚合物。
71.根据权利要求1-70中任一项所述的电化学单电池，其中所述电化学单电池包括选自SiO2玻璃纤维、聚合物、氟化聚合物和无机聚合物复合材料的隔膜。
72.根据权利要求1-71中任一项所述的电化学单电池，其中所述电化学单电池包括隔膜，其中所述隔膜的厚度约为20μm、50μm、100μm、150μm、200μm或400μm。
73.根据权利要求1-72中任一项所述的电化学单电池，其中所述电化学单电池包括摩尔比约为1.7的AlCl3：Et3NHCl。
74.根据权利要求73所述的电化学单电池，其中AlCl3：Et3NHCl的摩尔比mr为1＜mr＜2。
75.根据权利要求1-73中任一项所述的电化学单电池，其中所述电化学单电池包括AlCl3；Et3NHCl；饱和量的LiCl；1.0摩尔当量的Et3NH+；1.7摩尔当量的AlCl4 -；和0.7摩尔当量的Li+。
76.根据1-72中任一项所述的电化学单电池，其中所述电化学单电池包括摩尔比为约1.7的AlCl3：EMIMC。
77.根据权利要求76所述的电化学单电池，其中AlCl3：EMIMC的摩尔比mr为1＜mr＜2。
78.根据权利要求1-77中任一项所述的电化学单电池，其中所述电化学单电池包括AlCl3；EMIMC；饱和量的LiCl；1.0摩尔当量的EMIM+；1.7摩尔当量的AlCl4 -；和0.7摩尔当量的Li+。
79.根据权利要求1-78中任一项所述的电化学单电池，其中所述阴极活性材料加载量约8至16mg/cm2。
80.根据权利要求1-79中任一项所述的电化学单电池，其中所述金属阳极的厚度为约30μm。
81.根据权利要求1所述的电化学单电池，包括：具有铝片的铝电流负极集电体；SiO2玻璃纤维隔膜；及具有Ni、Ni涂覆的金属、W、SS或C片的Ni，Ni涂覆的金属，W、SS或C的正极集电器。
82.一种制备电解质的方法，包括
(i)使AlCl3接触
(ii)有机阳离子或有机-金属络合物阳离子，其中所述有机阳离子选自尿素离子、咪唑离子、铵离子、吡咯烷离子、吡啶离子和鏻离子组成的组；和
(iii)饱和量的选自由Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合组成的组中的卤化物。
83.根据权利要求82所述的方法，其中所述电解质不含Al2Cl7 1-。
84.根据权利要求82或83所述的方法，包括通过在真空下使所述电解质周围的压力降低，同时使所述电解质在电化学单电池中循环至少两次或更多次。
85.根据权利要求82-85中任一项所述的方法，包括使AlCl3和尿素接触，其中AlCl3：尿素的摩尔比mr为1＜mr＜2。
86.根据权利要求85的方法，其中mr是1.x，0＜x≤9。
87.根据权利要求86所述的方法，其包括使x摩尔当量的选自Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合组成的组中的卤化物与(i)和(ii)接触。
88.根据权利要求85或86的方法，包括使x摩尔当量的LiCl与(i)和(ii)接触。
89.根据权利要求82-88中任一项的方法，包括使AlCl3和EMIMC接触，其中AlCl3：EMIMC的摩尔比mr为1＜mr＜2。
90.根据权利要求89所述的方法，其中mr是1.x，其中0＜x≤9。
91.根据权利要求90所述的方法，包括使x摩尔当量的卤化物与(i)和(ii)接触，所述卤化物选自Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合组成的组。
92.根据权利要求90或91所述的方法，包括使x摩尔当量的LiCl与(i)和(ii)接触。
93.根据权利要求82-85中任一项所述的方法，包括使AlCl3和三乙胺盐酸盐(Et3NHCl)接触，其中，AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比mr为1＜mr＜2。
94.权利要求93所述的方法，其中mr是1.x，其中0＜x≤9。
95.根据权利要求94所述的方法，其包括使x摩尔当量的卤化物与(i)和(ii)接触，所述卤化物选自Li、Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu及其组合组成的组。
96.根据权利要求93或94所述的方法，其包括使x摩尔当量的LiCl与(i)和(ii)接触。
97.根据权利要求82-96中任一项所述的方法，其中所述电解质不含Al2Cl7 1-。
98.根据权利要求82-97中任一项所述的方法，其中所述卤化物是氯化物。
99.根据权利要求82-98中任一项所述的方法，其中所述卤化物是LiCl。
100.根据权利要求82-99中任一项所述的方法，其中所述电解质还包含至少一种选自Mg、Zn、Ca、Cu、Na、K及其组合组成的组中的物质，其中所述物质是任何可能的氧化态离子的形式。
101.权利要求100所述的方法，其中所述物质的浓度为百万分之(ppm)0.1至1％摩尔。
102.根据权利要求82-101中任一项所述的方法，其中所述电解质包括选自Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+及其组合组成的组中的至少一种。
103.根据权利要求82-102中任一项所述的方法，其中所述电解质包括选自Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+及其组合组成的组中的至少一种物质，其中所述物质在所述电解质中的浓度为百万分之(ppm)0.1至1％摩尔。
104.根据权利要求82-103中任一项所述的方法，其中所述电解质包含选自Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+及其组合组成的组中的至少一种阳离子，其中所述阳离子在所述电解质中的浓度小于1M。
105.根据权利要求82-104中任一项所述的方法，其中所述电解质包括Li+和Na+，其中Na+的浓度大于Li+的浓度。
106.根据权利要求82-105中任一项所述的方法，其中所述电解质包括Li+和Na+，其中Na+的浓度小于Li+的浓度。
107.根据权利要求82-106中任一项所述的方法，其中所述阳离子至少以可检测的极限值存在。
108.根据权利要求82-107中任一项所述的方法，其中所述Al2Cl7 1-的量低于可检测的极限值。
109.权利要求82-108中任一项的方法，其中Al2Cl7 1-的量低于通过拉曼光谱法测量的可检测极限值。
110.根据权利要求82-109中任一项所述的方法，其中所述Al2Cl7 1-的量低于通过质谱法测量的可检测极限值。
111.根据权利要求82-110中任一项所述的方法，其中所述电化学单电池包括金属阳极，所述金属阳极包括选自铝(Al)、锂(Li)、Al-Li合金、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、钠(Na)、锌(Zn)、Zn-Al-Li合金、Al-Zn合金、铜(Cu)和锡(Sn)组成的组中的金属或合金。
112.根据权利要求82-111中任一项所述的方法，其中所述电化学单电池包括金属阳极、阴极以及在所述金属阳极与所述阴极之间的隔膜。
113.根据权利要求82-112中任一项所述的方法，其中所述电化学过程的工作温度是-20℃至100℃。
114.根据权利要求102所述的方法，其中所述物质的浓度为十亿分之(ppb)0.1至百万分之(ppm)500。
115.根据权利要求102所述的方法，其中所述物质的浓度小于0.274M。
116.根据权利要求82-155中任一项的方法，其中所述有机阳离子或有机-金属络合物阳离子包含与至少一种以下物质配位的金属阳离子：乙酰胺、尿素、甲基脲(MUrea)、乙基脲(EUrea)、4-丙基吡啶、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺及其组合。
117.根据权利要求82-116中任一项所述的方法，其中所述有机阳离子或有机-金属络合物阳离子包括咪唑离子、铵离子、吡咯烷离子、吡啶离子和鏻离子。
118.根据权利要求117所述的方法，其中所述咪唑离子包含1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1,2-二甲基-3-丙基咪唑鎓及其组合中的至少一种。
119.根据权利要求117所述的方法，其中所述铵离子选自苄基三甲基铵、三甲基苯基铵、三乙胺及其组合。
120.根据权利要求117所述的方法，其中所述吡啶离子包含N-(正丁基)吡啶鎓。
121.根据权利要求117所述的方法，其中所述鏻离子包括三己基十四烷基鏻。
122.根据权利要求117所述的方法，其中所述吡咯烷离子包含1-丁基-1-甲基-吡咯烷鎓。
123.根据权利要求82-122中任一项所述的方法，其中所述电解质是-40℃(233.15K)至200℃(473.15K)的温度下的离子液体。
124.根据权利要求82-123中任一项所述的方法，其中所述电解质包含有机溶剂，且所述电解质存在的温度是-20℃(233.15K)至80℃(393.15K)。
125.根据权利要求82-124中任一项所述的方法，其中所述电解质是熔融的并且能够传导离子。
126.根据权利要求82-125中任一项所述的方法，其中所述电解质包含小于100ppm的H2O。
127.根据权利要求82-126中任一项所述的方法，其中所述电解质包含小于10ppm的H2O。
128.根据权利要求82-127中任一项所述的方法，其中所述电解质包含小于1ppm的H2O。
129.根据权利要求82-128中任一项所述的方法，其中所述电解质包含小于100ppm的O2。
130.根据权利要求82-129中任一项的方法，其中H2O的量或O2的量或两者均低于可检测的极限值。
131.根据权利要求82-130中任一项的方法，其中所述电解质包含尿素、甲基脲或乙基脲的阳离子。
132.根据权利要求82-131中任一项的方法，其中所述电解质包含尿素、甲基脲或乙基脲的配体。
133.根据权利要求82-132中任一项的方法，其中所述电解质包含铵、咪唑及其组合的有机阳离子。
134.根据权利要求133所述的方法，其中所述铵的有机阳离子包括三乙胺阳离子。
135.根据权利要求133所述的方法，其中所述咪唑的有机阳离子包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓(EMIM+)。
136.根据权利要求82-135中任一项所述的方法，其中所述电解质包含尿素或其阳离子。
137.权利要求82-136中任一项所述的方法，其中所述电解质包含EMIM+或其阳离子。
138.根据权利要求137所述的方法，其中所述电解质包括摩尔比为1.0至2.0的AlCl3：EMIMC。
139.根据权利要求138所述的方法，其中所述AlCl3：EMIMC的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
140.根据权利要求82-136中任一项所述的方法，其中所述电解质包括摩尔比为1.0至2.0的AlCl3：尿素。
141.根据权利要求140所述的方法，其中AlCl3：尿素的摩尔比是1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
142.根据权利要求82-136中任一项所述的方法，其中所述电解质包含AlCl3：甲基脲的摩尔比为1.0至2.0。
143.根据权利要求142所述的方法，其中所述AlCl3∶甲基脲的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
144.权利要求82-136中任一项所述的方法，其中所述电解质包括摩尔比为1.0至2.0的AlCl3：乙基脲。
145.根据权利要求144所述的方法，其中所述AlCl3：乙基脲的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
146.根据权利要求82-136中任一项的方法，其中所述电解质包括摩尔比为1.0至2.0的AlCl3：Et3NHCl。
147.根据权利要求146所述的方法，其中所述AlCl3∶Et3NHCl的摩尔比为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
148.根据权利要求82-146中任一项所述的方法，其中所述电解质还包括选自由Mg、Zn、Ca、Cu、Na、K及其组合组成的组中的至少一种物质，其中所述物质是任何可能的氧化态离子。
149.根据权利要求147所述的方法，其中所述物质的浓度是百万分之(ppm)0.1至1％摩尔。
150.根据权利要求82-149中任一项所述的方法，包括选自由Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+及其组合组成的组中的至少一种物质。
151.根据权利要求82-150中任一项所述的方法，包括选自Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+组成的组中的至少一种物质，其中所述物质在电解质中的浓度是百万分之(ppm)0.1至1％摩尔。
152.根据权利要求82-151中任一项所述的方法，包含至少一种选自Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+、Cu2+、K+和Na+组成的组的阳离子，其中所述阳离子在电解质中的浓度小于1M。
153.根据权利要求82-152中任一项所述的方法，包含Li+和Na+，其中Na+的浓度大于Li+的浓度。
154.根据权利要求82-152中任一项所述的方法，包含Li+和Na+，其中Na+的浓度小于Li+的浓度。
155.根据权利要求152-154中任一项所述的方法，其中所述阳离子至少以可检测的极限值存在。
156.根据权利要求82-155中任一项所述的方法，其中Al2Cl7 1-的量低于可检测的极限值。
157.根据权利要求82-156中任一项所述的方法，其中Al2Cl7 1-的量低于通过拉曼光谱法测量的可检测极限值。
158.根据权利要求82-156中任一项所述的方法，其中Al2Cl7 1-的量低于通过质谱法测量的可检测极限值。
159.根据权利要求82-156中任一项所述的方法，其中所述有机阳离子或有机-金属络合物阳离子包括选自乙酰胺、尿素、甲基脲(MUrea)、乙基脲(EUrea)、三乙胺盐酸盐(Et3NHCl)、1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯化物(EMIMC)、4-丙基吡啶、N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和三甲基苯基铵氯化物组成的组中的化合物或阳离子衍生物。
160.根据权利要求82-159中任一项所述的方法，包括通过在循环所述电解质时抽真空来降低所述电解质周围的压力，直到所述电解质包含的H2O小于100ppm。
161.根据权利要求82-159中任一项所述的方法，包括通过在循环所述电解质时抽真空来降低所述电解质周围的压力，直到所述电解质包含的H2O小于10ppm。
162.根据权利要求82-159中任一项所述的方法，包括通过在循环电解质时抽真空来降低电解质周围的压力，直至电解质包含的H2O小于1ppm。
163.根据权利要求82-159中任一项所述的方法，包括通过在循环电解质的同时抽真空来降低电解质周围的压力，直至电解质包含的O2小于100ppm。
164.根据权利要求82-159中任一项所述的方法，包括通过在循环电解质时抽真空来降低电解质周围的压力，直到所述电解质包含的H2O的量或O2的量或两者均低于可检测的极限值。
165.根据权利要求82-164中任一项所述的方法，还包括在选自SnCl2、GaCl3及其组合的添加剂存在的情况下，使电解质与铝金属接触。
166.根据权利要求165所述的方法，其中所述方法包括在SnCl2存在的情况下使所述电解质与铝金属接触。
167.根据权利要求165所述的方法，其中所述方法包括在GaCl3存在的情况下使所述电解质与铝金属接触。
168.根据权利要求165的方法，其中所述方法包括在SnCl2和GaCl3均存在的情况下，使所述电解质与铝金属接触。
169.根据权利要求82-168中任一项所述的方法制备得到的电解质。
170.一种包括权利要求169所述的电解质的电化学单电池。
171.一种电池，包括：正极；金属或金属合金负极；和权利要求168所述的电解质。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| MIN LI;BINGLIANG GAO;WENTING CHEN;CHENGYUAN LIU;ZHAOWEN WANG;ZHONGNING SHI;XIANWEI HU: "Electrodeposition behavior of aluminum from urea-acetamide-lithium halide low-temperature molten salts" * |
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