CN113497229A - 水系铝离子电池与用电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池领域，公开一种水系铝离子电池与用电装置。该水系铝离子电池，包括正极极片、负极极片以及介于所述正极极片与所述负极极片之间的隔膜和电解液；所述电解液包括电解质和水，所述电解质选自可溶性铝盐；所述正极极片中的正极活性物质为普鲁士白；所述负极极片中的负极活性物质为能够存储铝离子的蒽醌类有机材料。利用该水系铝离子电池能够改善目前的水系铝离子电池制备工艺复杂，且电池倍率性能不佳的问题。

Description

水系铝离子电池与用电装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种水系铝离子电池与用电装置。
背景技术
能源与环境是21世纪人类面临的两大问题。发展清洁可再生新能源既可缓解能源危机又能保护环境，是一项双赢的战略。然而，诸如太阳能、风能、地热能、潮汐能等绿色新能源存在随机性、间歇性、波动性和分散性等特点，使得新能源产生的电能大规模并网面临巨大挑战，因此研究开发大规模储能技术对于实现新能源普及应用具有重大意义。
其中电化学储能技术通过正负极活性物质的氧化还原反应来储存和释放电能，具有不受地理环境的限制、效率高、投资少、随充随放等突出特点。目前全球已投运的电化学储能项目中，锂离子电池的装机量占有绝对的优势。但是锂离子电池因其使用有毒的可燃性有机物作为电解液，存在污染、燃烧爆炸等安全隐患；而且锂资源的储量有限，正极钴元素和有机电解液价格高，导致电池成本偏高；此外有机物电解液存在离子传导速率不高(1-10mS cm-1)，电池功率低的缺点。
可充放电水系铝离子全电池是一种新型二次电池体系，采用地壳元素储量第三的铝作为能量传递介质，Al3+可以实现三个电子转移，此外还可使用安全、环保、廉价、高离子传导率(1S cm-1)的水作为电解液，因而在大规模储能领域中具有良好的应用前景。然而，目前关于水系铝离子全电池体系的研究发展缓慢，主要原因有：1)现有用金属铝作为负极材料的水系铝离子电池，由于铝的沉积电位为-1.66V vs.SHE(标准氢电极)，远超出了水的分解电位，将导致严重的析氢反应，因此金属铝很难直接作为水系铝离子全电池负极材料；2)目前研究能储铝的电极材料有氧化钛、五氧化二钒、氧化钼、普鲁士蓝等，但它们都不能被氧化，因此很难直接组装成Rocking-chair型的全电池，通常需要预先嵌铝的处理，而这一过程繁琐，不适合大规模推广；3)由于铝离子具有高的电荷半径比，因此在固相活性材料中会受到宿主材料强库伦作用力，导致铝离子扩散动力学受限，电池倍率性能不佳。因此，上述问题严重制约了铝离子电池的发展。
发明内容
本发明公开了一种水系铝离子电池与用电装置，用于改善目前的水系铝离子电池制备工艺复杂，且电池倍率性能不佳的问题。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种水系铝离子电池，包括正极极片、负极极片以及介于所述正极极片与所述负极极片之间的隔膜和电解液；
所述电解液包括电解质和水，所述电解质选自可溶性铝盐；
所述正极极片中的正极活性物质为普鲁士白；
所述负极极片中的负极活性物质为能够存储铝离子的蒽醌类有机材料。
进一步地，所述电解液的存在状态为液态或凝胶态。
进一步地，所述可溶性铝盐包括硫酸铝、三氟甲烷磺酸铝、氯化铝、高氯酸铝、乙酸铝或硝酸铝中的至少一种。
进一步地，所述电解液的浓度为0.5-2mol/L。
进一步地，所述普鲁士白为AxMyFe(CN)6.zH2O；
其中，Fe为二价，A选自Li、Na或K中的至少一种，M选自Cu、Co、Ni、Fe、Zn或Mn中的至少一种；x取值为1～2之间，y取值在1～1.5之间，z值为大于等于零的数。
进一步地，所述蒽醌类有机材料的氧化还原电位介于-0.5～0V vs.SCE。
进一步地，所述蒽醌类有机材料选自蒽醌化合物、蒽醌类衍生物、蒽醌类聚合物或蒽醌类复合物中至少一种；
所述蒽醌化合物选自1,4-蒽醌、9,10-蒽醌或1,2-蒽醌中的至少一种；
所述蒽醌类复合物包括蒽醌化合物、蒽醌类衍生物或蒽醌类聚合物中的至少一种与碳材料的复合。
进一步地，所述隔膜为玻璃纤维隔膜或滤纸。
一种用电装置，所述用电装置以本发明所述的水系铝离子电池作为动力电源。
与现有技术相比，采用本发明的技术方案产生的有益效果如下：
本发明提供的水系铝离子电池，使用普鲁士白作为正极活性物质，蒽醌类有机材料作为负极活性物质，其优点有：1)当普鲁士白中的碱金属离子从普鲁士白晶体结构中脱出后，普鲁士白中的二价铁可以被氧化成三价，因此利用普鲁士白作为正极活性物质时，可以直接利用该材料组装全电池，避免预先嵌铝的过程，简化了全电池的生产工艺；2)蒽醌类有机材料作为负极活性物质时，其骨架结构中拥有羰基(C＝O)官能团，能够存储铝离子，其储铝的电极电位在水的分解电位之内，因此可以避免析氢反应，提高电池的安全性能和库伦效率；3)普鲁士白的三维开放框架结构和蒽醌类有机材料独特的“离子配对”电荷存储机理可以大大提高电极反应动力学，提高电池的倍率性能。
附图说明
图1为本发明提供的一种铝离子电池的反应原理示意图；
图2为本发明实施例1的电解液电化学窗口和正负极活性物质的氧化还原电位测试图；
图3为本发明实施例1中铝离子电池的第一圈充电前、充电后和放电后正极活性物质Al 2p和Cu 2p区域的XPS测试图；
图4为本发明实施例1中的铝离子电池的第一圈充电前、充电后和放电后正极活性物质Fe 2p区域的XPS测试图；
图5为本发明实施例1中铝离子电池前3圈充放电曲线测试图；
图6为本发明实施例1中铝离子电池的长循环性能测试图；
图7为本发明实施例2的铝离子电池的倍率性能测试图；
图8为本发明实施例2的铝离子电池的不同电流大小下的充放电曲线测试图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一方面，本发明提供了一种水系铝离子电池，包括正极极片、负极极片以及介于所述正极极片与所述负极极片之间的隔膜和电解液；
所述电解液包括电解质和水，所述电解质选自可溶性铝盐；
所述正极极片中的正极活性物质为普鲁士白；
所述负极极片中的负极活性物质为能够存储铝离子的蒽醌类有机材料。
其中，普鲁士白为三维开放框架结构，其中含有亚铁离子，在电池的充放电过程中，亚铁离子发生氧化还原反应，从而实现电子的转移过程。而蒽醌类有机材料中有羰基(C＝O)官能团，能与铝离子产生耦合配对，减少铝离子的扩散阻力，从而提高负极的反应动力学。
本发明中普鲁士白的化学结构式为AxMyFe(CN)6.zH2O。图1为本发明一种实施方式的水系铝离子电池的充放电原理示意图。从1中可以看出，首圈充电时，正极活性物质普鲁士白失去电子，普鲁士白中的一价离子A离子从普鲁士白晶体结构中脱出进入电解液，二价铁被氧化成三价铁，同时负极活性物质上的羰基得到电子形成烯醇式氧负离子结构，电解液中铝离子进入蒽醌类有机材料中与三个氧负离子耦合配对；放电时，负极活性物质上形成的烯醇式氧负离子结构失去电子重新形成羰基后，铝离子离开蒽醌类有机材料重新进入电解液；同时正极活性物质普鲁士白得到电子，电解液中的铝离子进入普鲁士白晶格中。
在后续的充放电过程中，正极活性物质普鲁士白失去电子，普鲁士白中的铝离子从普鲁士白晶体结构中脱出进入电解液，二价铁被氧化成三价铁，同时负极活性物质上的羰基得到电子形成烯醇式氧负离子结构，电解液中铝离子进入蒽醌类有机材料中与三个氧负离子耦合配对；放电时，负极活性物质上形成的烯醇式氧负离子结构失去电子重新形成羰基后，铝离子离开蒽醌类有机材料重新进入电解液；同时正极活性物质普鲁士白得到电子，电解液中的铝离子进入普鲁士白晶格中，从而实现电池的循环充放电过程。
由此，本发明提供的水系铝离子电池，使用普鲁士白作为正极活性物质，蒽醌类有机材料作为负极活性物质，其优点有：1)当普鲁士白中的碱金属离子从普鲁士白晶体结构中脱出后，普鲁士白中的二价铁可以被氧化成三价，因此利用普鲁士白作为正极活性物质时，可以直接利用该材料组装全电池，避免预先嵌铝的过程，简化了全电池的生产工艺；2)蒽醌类有机材料作为负极活性物质时，其骨架结构中拥有羰基(C＝O)官能团，能够存储铝离子，其储铝的电极电位在水的分解电位之内，因此可以避免析氢反应，提高电池的安全性能和库伦效率；3)普鲁士白的三维开放框架结构和蒽醌类有机材料独特的“离子配对”电荷存储机理可以大大提高电极反应动力学，提高电池的倍率性能。
其中，本发明提供的水系铝离子电池，电解液中的溶剂为水，如，去离子水，选用去离子水可以提高整个电池体系的安全性，并降低电池成本。选用水作为溶剂既可以实现电解质的溶解，还可以保证蒽醌类化合物在电池充放电过程中的稳定性，防止负极活性物质发生溶解。
可以理解的是，本发明中的正极极片的结构例如包括正极集流体和设置于正极集流体表面的正极材料层，正极材料层包括正极活性物质、导电剂和粘结剂等。其中，正极集流体例如可以为金属箔(如钛箔)、金属网(如钛网)、碳布、石墨箔或石墨片；导电剂例如可以为石墨、乙炔黑、炭黑、石墨烯、碳纳米管或碳纤维，且导电剂用量占正极活性物质用量的20％以下；粘结剂例如可以为聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯、羧甲基纤维素或聚丙烯酸，且其用量占正极活性物质用量的20％以下。作为示例性的说明，正极材料层中正极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为7:1.5:1.5。
同样，本发明的负极极片的结构例如包括负极集流体和设置于负极集流体表面的负极材料层，负极材料层包括负极活性物质、导电剂和粘结剂。其中，负极集流体例如可以为金属箔(如钛箔)、金属网(如钛网)、碳布、石墨箔或石墨片；导电剂例如可以为石墨、乙炔黑、炭黑、石墨烯、碳纳米管或碳纤维，且导电剂用量占正极活性物质用量的20％以下；粘结剂例如可以为聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯、羧甲基纤维素或聚丙烯酸，且其用量占正极活性物质用量的20％以下。作为示例性的说明，负极材料层中负极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为7:1.5:1.5。
另外，本发明提供的水系铝离子电池的结构形式包括但不限于扣式电池、软包电池、圆柱形电池或方形电池。
在本发明的一些实施方式中，所述电解液的存在状态例如为液态或凝胶态。通过调节电解液中电解质的浓度和电解液的成分，可以制备得到液态电解液或凝胶态的电解液。其中，凝胶态的电解液的构成含4％气相二氧化硅的1M Al2(SO4)3凝胶。
在本发明的一些实施方式中，所述可溶性铝盐包括硫酸铝、三氟甲烷磺酸铝、氯化铝、高氯酸铝、乙酸铝或硝酸铝中的至少一种。上述铝盐更易于溶解于水中，从而可以得到不同铝离子浓度范围的电解液。
在本发明的一些实施方式中，所述电解液的浓度为0.5-2mol/L。通过限定电解液的浓度，可以有效提高铝离子传输速率，从而提高电池的电性能。
在本发明的一些实施方式中，所述普鲁士白为AxMyFe(CN)6.zH2O；其中，Fe为二价，A选自Li、Na或K中的至少一种，M选自Cu、Co、Ni、Fe、Zn或Mn中的至少一种；x取值为1～2之间，y取值在1～1.5之间，z值为大于等于零的数。
由于该材料本身在生成时会存在一定的缺陷，因此当M为Zn时，完美晶体的分子式为A2Zn3(Fe(CN)6)2.zH2O，当M为其他金属时，完美晶体的分子式为A2MFe(CN)6.zH2O。
通过选用上述结构的普鲁士白，可以减少正极活性物质对铝离子的脱嵌阻力，提高电池的电性能。
在本发明的一些实施方式中，所述蒽醌类有机材料的氧化还原电位介于-0.5～0Vvs.SCE(饱和甘汞电极)。
选择该电位，既可以防止负极发生析氢反应，又可以保证铝离子在负极活性物质中的有效传输。
其中，蒽醌类有机材料例如可以选自蒽醌化合物、蒽醌类衍生物、蒽醌类聚合物或蒽醌类复合物中至少一种。
蒽醌化合物包括但不限于1,4-蒽醌、9,10-蒽醌或1,2-蒽醌中的至少一种。
蒽醌类复合物包括但不限于蒽醌化合物、蒽醌类衍生物或蒽醌类聚合物中的至少一种与碳材料的复合。
在本发明的一些实施方式中，所述隔膜为玻璃纤维隔膜或滤纸。选择玻璃纤维隔膜或滤纸作为隔膜，可以增加水对隔膜的浸润性。
第二方面，本发明提供了一种用电装置，该用电装置包括本发明第一方面的水系铝离子电池，用水系铝离子电池作为用电装置的动力电源。
其中，本发明的用电装置例如可以包括电脑、手机、显示屏或汽车等等。
下面将结合实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例是一种水系铝离子电池，由正极极片、负极极片以及介于正极极片与负极极片之间的隔膜和具有离子导电性的电解液组成。
其中，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体表面的正极材料层，正极材料层包括正极活性物质、导电剂和粘结剂。正极极片的制备过程如下：将0.7g亚铁氰化铜二钾(K2CuFe(CN)6)活性物质、0.15g炭黑导电剂和0.15g聚四氟乙烯粘结剂搅拌混合均匀，用辊压机压制成膜，裁剪成12mm直径的圆片，真空烘干后将圆片与50目钛网集流体压制成正极极片。
负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体表面的负极材料层，负极材料层包括负极活性物质、导电剂和粘结剂。负极极片的制备过程如下：将0.7g9,10-蒽醌(AQ)活性物质、0.15g炭黑导电剂和0.15g聚四氟乙烯粘结剂搅拌混合均匀并，用辊压机压制成膜，裁剪成12mm直径的圆片，真空烘干后将圆片与50目钛网集流体压制成负极极片。
隔膜约为0.2mm厚的玻璃纤维隔膜。
电解液为1M Al2(SO4)3溶液，该电解液的电化学窗口如图2所示，图2是本发明实施例1电解液电化学窗口和正负极活性物质的氧化还原电位示意图。从图2中可以看出，正极活性物质和负极活性物质的氧化还原电位均在电解液电化学窗口内，因而保证了全电池体系的循环稳定。
电池组装：将正极极片和负极极片用玻璃纤维隔膜隔离开，然后注入适量电解液，最后组装成扣式电池。
在500mA g-1电流密度下，截止电压为0.1-1.2V之间，分别获取该铝离子电池的第一圈充电前，充电后和放电后的正极极片样品做XPS分析。图3是本实施例中Al 2p和Cu 2p区域的XPS示意图。从图3中可以看出，在第一圈充电前和充电后，图谱中均没有Al 2p的信号，而在第一圈放电后，则出现了Al 2p的信号，说明了放电过程中铝离子嵌入到正极材料中。
图4本实施例中Fe 2p区域的XPS示意图。从图4中可以看出，在第一圈充电前和第一圈放电后，正极材料的铁均为二价，而在第一圈充电后出现了三价态的铁，表明了正极材料中氧化还原反应为[Fe(CN)6]4-/[Fe(CN)6]3-之间的转换。
图5是本实施例中铝离子电池的充放电曲线示意图。从图5中可以看出，该电池只有一个充放电平台，对应的是[Fe(CN)6]4-/[Fe(CN)6]3-氧化还原反应电对。其中，电池的第1圈充电与第2圈、第3圈以及之后的充电曲线有区别是因为第1圈充电过程中是钾离子从正极活性物质的晶格中脱出，而后面充电过程是铝离子从正极活性物质的晶格中脱出。除了第一圈充电过程比较特殊外，其他放电曲线重合度良好，表明了该电池具有优良的循环稳定性。
通过上述验证可知，该电池的结构及充放电原理参照图1所示，首圈充电时，正极材料层失去电子，钾离子从普鲁士白晶体结构中脱出进入电解液，二价铁被氧化成三价铁，同时负极活性物质蒽醌类有机材料上的羰基得到电子形成烯醇式氧负离子结构，电解液中的铝离子进入蒽醌类有机材料中与三个氧负离子耦合配对；放电时，负极蒽醌上烯醇式氧负离子结构失去电子，铝离子离开蒽醌进入电解液，同时正极活性物质得到电子，电解液中的铝离子进入普鲁士白晶格中。在后续的充放电过程中，正极活性物质普鲁士白失去电子，普鲁士白中的Al离子从普鲁士白晶体结构中脱出进入电解液，二价铁被氧化成三价铁，同时负极活性物质上的羰基得到电子形成烯醇式氧负离子结构，电解液中铝离子进入蒽醌类有机材料中与三个氧负离子耦合配对；放电时，负极活性物质上形成的烯醇式氧负离子结构失去电子重新形成羰基后，铝离子离开蒽醌类有机材料重新进入电解液；同时正极活性物质普鲁士白得到电子，电解液中的铝离子进入普鲁士白晶格中，从而实现电池的循环充放电过程。
该铝离子电池在500mA g-1电流密度下，截止电压为0.1-1.2V之间循环100圈，图6是本实施例全电池的长循环性能示意图。从图6中可以看出，首圈放电比容量为53.2mA hg-1，首圈库伦效率为58.6％，循环100圈后放电比容量为47.4mA hg-1，容量保持率为89.1％，表现出良好的长循环性能。
500mA g-1的电流密度下，该铝离子电池充放电一圈耗时大概10min左右，展现出良好的反应动力学。
实施例2-7
实施例2-7分别为一种铝离子电池，其与实施例1的区别在于，使用的正极活性物质不同，实施例2-7使用的正极活性物质分别列于表1。
表1
实施例1 K<sub>2</sub>CuFe(CN)<sub>6</sub>
实施例2 Na<sub>2</sub>CuFe(CN)<sub>6</sub>
实施例3 K<sub>2</sub>CoFe(CN)<sub>6</sub>
实施例4 K<sub>2</sub>NiFe(CN)<sub>6</sub>
实施例5 K<sub>2</sub>FeFe(CN)<sub>6</sub>
实施例6 K<sub>2</sub>MnFe(CN)<sub>6</sub>
实施例7 K<sub>2</sub>Zn<sub>3</sub>(Fe(CN)<sub>6</sub>)<sub>2</sub>
图7是实施例2中铝离子电池的倍率性能示意图。如图5所示，在电流密度为0.5、1.0、1.5、2.0和2.5A g-1下进行恒电流充放电，截止电压为0.1-1.2V，放电比容量分别为52.7、42.3、35.1、29.4和24mA hg–1，展现出良好的倍率性能。
图8是实施例2中铝离子电池不同电流密度下的充放电曲线示意图。从图6中可以看出，随着电流密度的增大，充放电曲线极化变大，但充放电平台仍然保持一致，库伦效率基本在99％左右。在2.5A g-1电流密度下，充放电一圈大概只需要2分钟左右。
实施例8-9
实施例8-9分别为一种铝离子电池，其与实施例1的区别在于，使用的负极活性物质不同，实施例8-9使用的负极活性物质分别列于表2。
表2
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实施例10-11
实施例10-11分别为一种铝离子电池，其与实施例1的区别在于，使用的电解质不同，实施例10-11使用的电解质分别列于表3。
表3
序号 电解质
实施例10 AlCl<sub>3</sub>
实施例11 Al(NO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>
实施例12-13
实施例12-13分别为一种铝离子电池，其与实施例1的区别在于，使用的电解液的浓度不同，实施例12-13使用的电解液的浓度分别列于表4。
表4
序号 电解液浓度
实施例12 0.5M
实施例13 1.5M
实施例14-15
实施例14-15分别为一种铝离子电池，其与实施例1的区别在于，使用的隔膜不同，实施例14-15使用的隔膜分别列于表5。
表5
序号 隔膜
实施例14 滤纸
实施例15 无尘纸
实施例16
本实施例是一种水系铝离子电池，其与实施例1的区别在于，本实施例中电解液为凝胶态电解液。本实施例中的电解液的具体组成为：含4％气相二氧化硅的1M Al2(SO4)3凝胶。
分别测试实施例1-16提供的铝离子电池在500mA g-1电流密度下的首圈库伦效率、首圈放电比容量和循环100圈容量保持率、倍率性能，测试结果列于表7。
其中，铝离子电池的各性能的具体测试过程如下：
在30℃恒温蓝电测试系统中，全电池先充电到1.2V，然后再放电到0.1V，如此充放电循环次数为100圈，电流大小为1C(0.5A g-1)。
1)首圈库伦效率：第一圈放电容量/第一圈充电容量*100％
2)首圈放电比容量：第一圈放电容量/正极活性物质质量
3)循环100圈的容量保持率：第100圈放电容量/第一圈放电容量*100％
4)倍率性能：其他测试条件保持一致，仅改变充放电电流大小为2C(1A g-1)，3C(1.5A g-1)，4C(2A g-1)，然后分别记录第一圈放电容量，再除以正极活性物质质量。
表7
Figure BDA0002420026020000121
Figure BDA0002420026020000131
注：1C＝500mA g-1
从表7中的数据可以看出，正极活性材料的类型对该铝离子电池的电性能的影响比较大，当正极活性材料为K2CoFe(CN)6、K2FeFe(CN)6或K2MnFe(CN)6时，该水系铝离子电池具有较高的比容量。另外，不同的正极活性材料、负极活性材料、电解质、电解液浓度以及隔膜的选择分别对水系铝离子电池的比容量、循环稳定性和倍率性能存在不同程度的影响。
同时，由表7中的试验数据可以看出，本发明提供的水系铝离子电池具有较高的比容量和循环稳定性，为铝离子电池的开发提供一种全新的体系。
尽管发明人已经对本发明的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本发明精神的实质，本发明中出现的术语用于对本发明技术方案的阐述和理解，并不能构成对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种水系铝离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片以及介于所述正极极片与所述负极极片之间的隔膜和电解液；
所述电解液包括电解质和水，所述电解质选自可溶性铝盐；
所述正极极片中的正极活性物质为普鲁士白；
所述负极极片中的负极活性物质为能够存储铝离子的蒽醌类有机材料。
2.根据权利要求1所述的水系铝离子电池，其特征在于，所述电解液的存在状态为液态或凝胶态。
3.根据权利要求1所述的水系铝离子电池，其特征在于，所述可溶性铝盐包括硫酸铝、三氟甲烷磺酸铝、氯化铝、高氯酸铝、乙酸铝或硝酸铝中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水系铝离子电池，其特征在于，所述电解液的浓度为0.5-2mol/L。
5.根据权利要求1-4任一项所述的水系铝离子电池，其特征在于，所述普鲁士白为AxMyFe(CN)6.zH2O；
其中，Fe为二价，A选自Li、Na或K中的至少一种，M选自Cu、Co、Ni、Fe、Zn或Mn中的至少一种；x取值为1～2之间，y取值在1～1.5之间，z值为大于等于零的数。
6.根据权利要求1-4任一项所述的水系铝离子电池，其特征在于，所述蒽醌类有机材料的氧化还原电位介于-0.5～0V vs.SCE。
7.根据权利要求6所述的水系铝离子电池，其特征在于，所述蒽醌类有机材料选自蒽醌化合物、蒽醌类衍生物、蒽醌类聚合物或蒽醌类复合物中至少一种；
所述蒽醌化合物选自1,4-蒽醌、9,10-蒽醌或1,2-蒽醌中的至少一种；
所述蒽醌类复合物包括蒽醌化合物、蒽醌类衍生物或蒽醌类聚合物中的至少一种与碳材料的复合。
8.根据权利要求1-4任一项所述的水系铝离子电池，其特征在于，所述隔膜为玻璃纤维隔膜或滤纸。
9.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置以权利要求1-8任一项所述的水系铝离子电池作为动力电源。
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