УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ, ТОКОСБОРНИКИ И СВЯЗУЮЩИЕ ДЛЯ ПЕРЕЗАРЯЖАЕМЫХ МЕТАЛЛ-ИОННЫХ БАТАРЕЙ

1. Металл-ионная батарея, содержащая:
анод, содержащий металл;
катод; и
ионно-жидкостный электролит, расположенный между анодом и катодом, причем указанный ионно-жидкостный электролит соответствует смеси галогенида металла и органического соединения.
2. Металл-ионная батарея по п. 1, рабочая температура которой составляет от приблизительно -30°C до приблизительно 60°C.
3. Металл-ионная батарея по п. 1, в которой металл представляет собой алюминий, а галогенид металла представляет собой галогенид алюминия.
3
4. Металл-ионная батарея по п. 3, в которой галогенид алюминия представляет собой AlCl, а органическое соединение представляет собой амид.
5. Металл-ионная батарея по п. 4, в которой амид представляет собой мочевину.
3
6. Металл-ионная батарея по п. 5, в которой молярное отношение AlCl:мочевина в смеси находится в диапазоне от приблизительно 1,1 до приблизительно 1,7.
3
7. Металл-ионная батарея по п. 3, в которой галогенид алюминия представляет собой AlCl, а органическое соединение содержит катионы, выбранные из N-(н-бутил)пиридиния, бензилтриметиламмония, 1,2-диметил-3-пропилимидазолия, тригексилтетрадецилфосфония, и 1-бутил-1-метил-пирролидиния, и анионы, выбранные из тетрафторбората,трифторметансульфоната и бис(трифторметансульфонил)имида.
3
8. Металл-ионная батарея по п. 3, в которой галогенид алюминия представляет собой AlCl, а органическое соединение выбрано из 4-пропилпиридина, ацетамида, хлорида триметилфениламмония, и хлорида 1-этил-3-метилимидазолия.
9. Металл-ионная батарея по п. 3, в которой ионно-жидкостный электролит содержит катион галогенида алюминия, который дативно связан с органическим соединением.
10. Металл-ионная батарея по п. 1, в которой катод содержит гидрофильное полимерное связующее и активный материал катода, смешанный с указанным гидрофильным полимерным связующим.
11. Металл-ионная батарея по п. 10, в которой активный материал катода выбран из частиц графита, пластинок природного графита, частиц серы, частиц селена, частиц черного фосфора, и пленок черного фосфора.
12. Металл-ионная батарея по п. 10, в которой активный материал катода содержит пластинки природного графита, имеющие размеры в диапазоне от приблизительно 20 мкм до приблизительно 300 мкм.
13. Металл-ионная батарея по п. 10, в которой гидрофильное полимерное связующее содержит один или несколько полимеров, выбранных из полиакриловой кислоты, поливинилового спирта, целлюлозы, производных целлюлозы, альгината, стирол- бутадиенового каучука, поли(3,4-этилендиокситиофена) и полистиролсульфонат.
14. Металл-ионная батарея по п. 1, в которой катод содержит металлическую подложку в качестве токосборника, причем на металлическую подложку при необходимости нанесено защитное покрытие.
15. Металл-ионная батарея по п. 14, в которой металлическая подложка представляет собой никелевую подложку, а защитное покрытие представляет собой покрытие из углеродистого материала, проводящего полимера или вольфрама.
16. Металл-ионная батарея по п. 14, в которой металлическая подложка представляет собой вольфрамовую подложку.
17. Металл-ионная батарея по п. 1, в которой катод содержит волокнистую углеродистую подложку в качестве токосборника.
18. Металл-ионная батарея по п. 17, в которой волокнистая углеродистая подложка представляет собой бумагу из углеродного волокна, ткань из углеродного волокна, бумагу из графитового волокна или ткань из графитового волокна.
19. Способ получения металл-ионной батареи, включающий:
обеспечение анода, содержащего алюминий;
обеспечение катода; и
обеспечение ионно-жидкостного электролита, которое включает:
обеспечение галогенида алюминия и органического соединения с образованием ионной жидкости; и
добавление алюминия в указанную ионную жидкость и подвергание указанной ионной жидкости воздействию вакуума в течение от приблизительно 0,2 ч до приблизительно 24 ч, чтобы удалить остаточную воду, хлористоводородную кислоту или органические примеси.
20. Способ по п. 19, в котором вакуум составляет приблизительно 0,1 Торр или меньше.
21. Способ по п. 19, в котором обеспечение ионно-жидкостного электролита дополнительно включает подвергание указанного органического соединения нагреванию в вакууме от приблизительно 60°C до приблизительно 110°C, чтобы удалить воду, до объединения с галогенидом алюминия.
3
22. Способ по п. 19, в котором галогенид алюминия представляет собой AlCl, а органическое соединение представляет собой амид.
23. Способ по п. 22, в котором амид представляет собой мочевину.
3
24. Способ по п. 23, в котором молярное отношение AlCl:мочевина находится в диапазоне от приблизительно 1,1 до приблизительно 1,7.
3
25. Способ по п. 19, в котором галогенид алюминия представляет собой AlCl, а органическое соединение содержит катионы, выбранные из N-(н-бутил)пиридиния, бензилтриметиламмония, 1,2-диметил-3-пропилимидазолия, тригексилтетрадецилфосфония, и 1-бутил-1-метилпирролидиния, и анионы, выбранные из тетрафторбората, трифторметансульфоната и бис(трифторметансульфонил)имида.
3
26. Способ по п. 19, в котором галогенид алюминия представляет собой AlCl, а органическое соединение выбрано из 4-пропилпиридина, ацетамида, хлорида триметилфениламмония, и хлорида 1-этил-3-метилимидазолия.
27. Способ по п. 19, дополнительно включающий обеспечение сепаратора между анодом и катодом, причем указанный сепаратор представляет собой пористую стекловолоконную бумагу.
28. Способ по п. 27, в котором толщина пористой стекловолоконной бумаги находится в диапазоне от приблизительно 20 мкм до приблизительно 300 мкм.