本发明属于能源领域，具体涉及一种铝离子电解质溶液与电池。
背景技术：
出色的安全性能，高能量密度，以及很长的充放电循环寿命，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。目前对铝离子电池的研究主要集中在电极材料，尤其是与铝阳极配套的碳阴极材料上。很多研究者试图通过改善碳阴极材料来提高电池的总体能量密度和综合性能，而在电解质溶液方面所受关注较少。例如，美国斯坦福大学戴宏杰院士等人2015年发表在nature-comunication上关于铝离子电池的文章，所用的电解质溶液中的离子载体为alcl3，使用了尿素作为辅助剂。铝的氯化物在有机溶液中的表现具有共价化合物性质，不能像离子化合物那样直接电离，因此alcl3电化学活性较弱，电导率也相对较低。电解质溶液研发滞后，已成为制约铝离子电池进入商业性应用的瓶颈。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种铝离子电池电解质溶液与电池。
本发明尝试为铝离子电池提供一种电解质溶液，并将这种电解质溶液应用于固液型铝离子电池。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电解质溶液，它是由碳酸酯类溶剂、酰胺类助溶剂和铝离子载体组成，其中碳酸酯类溶剂和酰胺类助溶剂的重量比为6:1至9:1；铝离子载体占溶液总重量的10％至20％。
所述的碳酸酯类溶剂可以是碳酸酯类化合物中的一种或数种，所述的碳酸酯类化合物包括但不限于碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)、甲基苯基碳酸酯(mpc)、γ-丁内酯(gbl)。
所述的酰胺类助溶剂可以是甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、己酰胺中的一种或数种。
所述的铝离子载体可以是有机酸铝盐中的一种或数种，所述的有机酸铝盐包括但不限于溴化铝、硫氰酸铝、三氟甲基磺酸铝、三氟代甲烷亚磺酸铝、甲磺酸铝；其中溴化铝是铝离子载体的必需组分，在铝离子载体中含量不低于30％。
进一步的，所述的溴化铝可以采用商业产品，也可以通过如下方法制备：
将铝粉和溴素(即液体单质溴)按(1)式化学计量比混合并搅拌均匀，再添3-5倍的碳酸酯类化合物溶剂，在密闭容器中振荡，直至铝粉与溴素反应并溶解，即得到溴化铝的碳酸酯溶液；
2al 3br2＝2albr3(1)。
进一步的，所述硫氰酸铝、三氟甲基磺酸铝、三氟代甲烷亚磺酸铝、甲磺酸铝可以采用商业产品，也可以通过如下方法制备：
将硫氰酸钠、三氟甲基磺酸钠、三氟代甲烷亚磺酸钠、甲磺酸钠分别溶于无水酒精或其它有机溶剂得到钠盐溶液，另将三氯化铝溶解于无水酒精或其它有机溶剂得到三氯化铝溶液；在搅拌的同时，将三氯化铝溶液分别与四种钠盐溶液一一混合，且混合的两种溶液的溶质摩尔数符合(2)至(5)式的化学计量比(即需选取与制备的目标产物对应的反应式中的计量比)，得到硫氰酸铝、三氟甲基磺酸铝、三氟代甲烷亚磺酸铝、甲磺酸铝溶液和nacl悬浮液，过滤、沉淀或离心处理去除nacl沉淀，并将清液蒸干，即得到目标化合物：
3nascn alcl3＝al(scn)3 3nacl↓(2)
3nacf3so3 alcl3＝al(cf3so3)3 3nacl↓(3)
3nacf3so2 alcl3＝al(cf3so2)3 3nacl↓(4)
3nach3o2s alcl3＝al(ch3o2s)3 3nacl↓(5)。
第二方面，本发明提供了一种采用如上述任一方案所述铝离子电池电解质溶液的固液电池，该固液电池的具体结构为：将碳电极阴极与铝阳极配套置于密封的电解液槽内，且均浸没于所述铝离子电池电解质溶液中，二者之间用隔膜分隔或保持0.5-1.5mm间距；所述碳电极与铝阳极分别作为电池负极和正极；该电池为二次电池，将碳电极阴极和铝阳极分别连接在外电源的负极和正极上进行充电，充电完成后将碳电极阴极和铝阳极分别连接在外电路的负极和正极上，电池即处于待命状态；电池放电后可重新充电重复使用。
第三方面，本发明提供了一种上述固液电池的电池组装与使用方法，它的步骤如下：
1)将碳酸酯类溶剂、酰胺类助溶剂和铝离子载体按比例配制成电解质溶液；
2)将铝阳极在有机酸溶液中浸泡后，将铝阳极和碳电极阴极安置组装到位，放入电解液槽内，灌入电解质溶液使电极被电解质溶液淹没；
3)将电解液槽连同电极和电解溶液在90至110℃环境恒温1-2小时并抽真空；
4)加热、抽真空完成后将电池取出，密封电解液槽，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。
所述的溶剂可以是碳酸酯类化合物中的一种或数种，包括但不限于碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)、甲基苯基碳酸酯(mpc)、γ-丁内酯(gbl)。
所述的助溶剂可以是甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、己酰胺中的一种或数种。
所述的离子载体可以是溴化铝、硫氰酸铝、三氟甲基磺酸铝、三氟代甲烷亚磺酸铝、甲磺酸铝等有机酸铝盐中的一种或数种。其中溴化铝是必需组分，在离子载体中含量不低于30％。
所述的铝阳极是用金属铝板或金属铝棒制成的电池阳极，它的形状需与碳电极匹配。
所述的有机酸溶液可以是甲磺酸、三氟甲磺酸、三氟代甲烷亚磺酸中的一种或数种溶于无水酒精后得到的溶液。
另外，若上述电池在海水中工作，当电池放电完毕但急需用电时，可以通过以下步骤获取额外电能：
1)将电池的正极和负极切换位置，即将金属铝阳极连接在外电路的负极上，碳电极连接在外电路的正极上；
2)打开电解液槽，让电极直接接触海水，并保持电池对环境海水呈开放状态；海水与金属铝电极和碳电极发生电化学反应，形成电流并做功。
本发明提供的铝离子电池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液电池，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。当它被用于海洋装备的动力电池时，在电能耗尽时通过引入海水并切换正负极连接可提供额外的电能供应，对海洋观测装备和潜器具有特殊意义。
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电解质溶液，它是由碳酸酯类溶剂、酰胺类助溶剂和铝离子载体组成，其中碳酸酯类溶剂和酰胺类助溶剂的重量比为6:1至9:1；铝离子载体占溶液总重量的10％至20％。
所述的碳酸酯类溶剂是碳酸酯类化合物中的一种或数种，包括但不限于碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)、甲基苯基碳酸酯(mpc)、γ-丁内酯(gbl)。
碳酸酯类溶剂具有较好的电化学稳定性且熔点较低，在锂离子电池中得到广泛的使用。铝离子电池的阳极是金属铝，阴极是碳，碳酸酯对这两类电极材料均表现惰性，不会腐蚀电极，因此碳酸酯类溶剂也适合于铝离子电池。由多种碳酸酯配伍组成的溶剂在性能上由于单组分碳酸酯，因尽量使用多种碳酸酯配方使用。
考虑到电解质溶液在使用前通常需要加热脱水，在溶剂配方中应优先选用熔点低、沸点高的碳酸酯，如：碳酸丙烯酯(pc)，熔点-42.9℃，沸点241.7℃；碳酸二乙酯(dec)，熔点-43℃，沸点127℃；甲基苯基碳酸酯(mpc)，熔点-43℃，沸点130℃；γ-丁内酯(gbl)，熔点-42℃，沸点206℃。低熔点有利于电池在极端低温环境保持良好的工作性能，高沸点有助于提高安全系数。除温度因素外，溶剂配方还需考虑粘度、与其它组分的相容性，以及对离子载体的溶解度等因素。
酰胺类助溶剂是甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、己酰胺中的一种或数种。助溶剂的作用是增加离子载体在电解质溶液中的溶解度，并在充放电过程中抑制其它副产物的生成。酰胺类化合物分子极性大，对离子型有机和无机化合物具有较高溶解度。由于酰胺分子间氢键缔合能力较强，因此其熔沸点比分子质量相近的化合物高。由于甲酰胺具有较高的电化学活性和特殊的溶解能力，推荐使用甲酰胺作为助溶剂。碳酸酯类溶剂和酰胺类助溶剂的重量比为6:1至9:1。
铝离子载体是溴化铝、硫氰酸铝、三氟甲基磺酸铝、三氟代甲烷亚磺酸铝、甲磺酸铝等有机酸铝盐中的一种或数种。其中溴化铝是必需组分，在离子载体中含量不低于30％。
所述的溴化铝可以是商业产品，也可以通过如下方法制备：将铝粉和溴素(液体单质溴)按(1)式化学计量比混合并搅拌均匀，再添3-5倍的碳酸酯类溶剂，在密闭容器中振荡，直至铝粉与溴素反应并溶解，即得到溴化铝的碳酸酯溶液。在该溶液中添加其它组分，即可得到铝离子电池电解质溶液。溶液法制备溴化铝一方面避免了溴化铝的水解，同时不必将产物与溶液分离，因此大大降低了成本。
2al 3br2＝2albr3(1)
所述的硫氰酸铝、三氟甲基磺酸铝、三氟代甲烷亚磺酸铝、甲磺酸铝等有机酸铝盐可以是商业产品，也可以通过如下方法制备：将硫氰酸钠、三氟甲基磺酸钠、三氟代甲烷亚磺酸钠、甲磺酸钠分别溶于无水酒精或其它有机溶剂得到钠盐溶液，另将三氯化铝溶解于无水酒精或其它有机溶剂得到三氯化铝溶液；在搅拌的同时，将三氯化铝溶液分别与四种钠盐溶液一一混合，且混合的两种溶液的溶质摩尔数符合(2)至(5)式的化学计量比(制备不同的目标产物需选择不同的比例，即需选取与制备的目标产物对应的反应式中的计量比)，得到硫氰酸铝、三氟甲基磺酸铝、三氟代甲烷亚磺酸铝、甲磺酸铝溶液和nacl悬浮液，过滤、沉淀或离心处理去除nacl沉淀，并将清液蒸干，即得到目标化合物：
3nascn alcl3＝al(scn)3 3nacl↓(2)
3nacf3so3 alcl3＝al(cf3so3)3 3nacl↓(3)
3nacf3so2 alcl3＝al(cf3so2)3 3nacl↓(4)
3nach3o2s alcl3＝al(ch3o2s)3 3nacl↓(5)
在上述离子载体中，溴化铝是必需组分，它在离子载体中的重量比不低于30％。从性价比和安全性考虑，另一种离子载体建议使用甲磺酸铝。
本发明第二方面提供了一种采用这种铝离子电池电解质溶液的固液电池。该电池的具体结构为：将碳电极阴极与铝阳极配套置于密封的电解液槽内，且均浸没于电解质溶液中，二者之间用隔膜分隔或保持0.5-1.5mm间距；所述碳电极与铝阳极分别作为电池负极和正极；该电池为二次电池，将碳电极阴极和铝阳极分别连接在外电源的负极和正极上进行充电，充电完成后将碳电极阴极和铝阳极分别连接在外电路的负极和正极上，电池即处于待命状态；电池放电后可重新充电重复使用。
固液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，它们浸泡在同一种电解质溶液中。铅酸电池的固液结构不同于目前绝大部分锂离子电池和铝离子电池，它们普遍采用了液膜结构，正极和负极材料被卷成圆筒状，中间用隔膜分开。和液膜结构相比，固液结构皮实耐用，也避免了隔膜易被充放电反应形成的针状晶体刺穿的隐患。
本发明第三方面提供了一种上述铝离子固液电池的组装和使用方法，它包括以下步骤：
1)将碳酸酯类溶剂、酰胺类助溶剂和铝离子载体按比例配制成电解质溶液，其中碳酸酯类溶剂和酰胺类助溶剂的重量比为6:1至9:1；铝离子载体占溶液总重量的10％至20％。配制时，可按照前述方法先配制溴化铝的碳酸酯溶液，然后再将其他组分组分加入溴化铝的碳酸酯溶液。
所述的碳酸酯类溶剂是碳酸酯类化合物中的一种或数种，包括但不限于碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)、甲基苯基碳酸酯(mpc)、γ-丁内酯(gbl)。
碳酸酯作为溶剂与碳电极和碳/铝复合电极具有很好的相容性和化学稳定性，对电极材料无腐蚀性。
所述的酰胺类助溶剂是甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、己酰胺中的一种或数种。酰胺类化合物分子极性大，对离子型有机和无机化合物具有较高溶解度。
所述的铝离子载体是溴化铝、硫氰酸铝、三氟甲基磺酸铝、三氟代甲烷亚磺酸铝、甲磺酸铝等有机酸铝盐中的一种或数种。其中溴化铝是必需组分，在离子载体中含量不低于30％。
用作离子载体的铝盐均属离子型化合物，在碳酸酯-酰胺类溶剂体系中具有较高溶解度，并使溶液具有较高的电导率。在所述的几种离子载体中，溴化铝的作用至关重要，在充放电过程是电化学反应中的活性组分。
2)将铝阳极在有机酸溶液中浸泡后，将铝阳极和碳电极阴极安置组装到位，放入电解液槽内，灌入电解质溶液使电极被电解质溶液淹没。
所述的有机酸溶液是甲磺酸、三氟甲磺酸、三氟代甲烷亚磺酸中的一种或数种溶于无水酒精得到的溶液。
无论是金属铝阳极，还是碳/铝复合阳极，在与空气接触后表面都会形成惰性氧化膜，大大降低了阳极材料的电化学活性。为使充放电反应能够顺利进行，需用有机酸溶液清除电极表面的氧化膜，反应机理如(6)式所示，即：有机酸与两性氧化物三氧化二铝生成铝盐与水，其中铝盐成为电解质溶液中的离子载体，水在后续加热和抽真空过程中被去除。
al2o3 6ch4o3s＝2al(ch3o3s)3 3h2o(6)
2al 6ch4o3s＝2al(ch3o3s)3 3h2(7)
有机酸在按(6)式溶解三氧化二铝的同时，也会按(7)式腐蚀铝阳极。因为有机酸用量不大，对铝阳极的形状、尺寸影响不大；释放的氢气在下一步抽真空过程中会被排除。残留少量的有机酸会与酰胺类助溶剂反应，生成醇，转变成溶剂的一部分。
3)将电解液槽连同电极和溶液在90至110℃环境恒温加热1-2小时并抽真空。
加热和抽真空的目的是排除电解质溶液中的水份和挥发性溶剂。部分水份来自反应(6)，此外，溶剂在储存、运输过程也会从环境中吸收水份。
4)加热、抽真空完成后将电池从真空烘箱中取出，密封电解液槽，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。此后的充电电压克设置在1.8-2v。
铝离子二次电池在充电过程发生的反应如下：
溴化铝在溶解后电流形成的br-离子在充电反应中将al3 离子从阳极搬运到阴极，即：br-离子在阳极上失去电子，还原成单质溴，如(8)式：
2br--2e-＝br2e0＝-1.0873v(8)
单质溴与金属铝反应，生成溴化铝，随即在溶液中电离，形成al3 离子：
3br2 2al＝2albr3(9)
albr3＝al3 3br-(10)
生成的al3 离子在外电场作用下向阴极运移，并嵌入碳阴极：
al0→al3 3e-(正极反应，e0＝-1.662v)(11)
c6 al3 3e-→alc6(负极反应)(12)
反应(8)至(10)对反应(11)铝的溶解有促进作用，但在整个体系中br-离子的浓度保持不变。从这一意义上说，在充电过程中br-离子是存进阳极金属铝溶解的催化剂。
充电过程的主反应是(11)和(12)：在外加电场的作用下，al3 离子从铝阳极溶解，并嵌入碳阴极材料；正极释放电子，通过外接电路进入负极。
放电过程：负极通过外电路释放电子(进入正极)，负极向电解液中释放al3 离子，并沉淀在金属铝正极上。
al3 3e-→al0(正极反应)(13)
alc6→c6 al3 3e-(负极反应)(14)
电池总反应为：
根据(8)和(11)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。
本发明第四方面提供了一种从上述固液电池获取额外电能的方法，即：若电池在海水中工作，当电池放电完毕但急需用电时，可以通过以下步骤获取额外电能：
1)将电池的正极和负极切换位置，即：将金属铝电极连接在外电路的负极上，碳电极连接在外电路的正极上；
2)打开电解液槽，让电极直接接触海水，并保持电池对环境海水呈开放状态。海水与金属铝电极和碳电极发生电化学反应，形成电流并做功。
放电时的电化学反应为：
负极：(金属铝电极)：4al－12e-＝4al3 (16)
正极：(碳电极)：3o2 6h2o 12e-＝12oh-(17)
总反应式：4al 3o2 6h2o＝4al(oh)3↓(18)
放电过程导致金属铝负极被逐渐溶解，碳电极以及附在其上的金属镍微粒起催化和传导电流的作用。这种工作方式的实质是一种一次性海水/铝电池，放电后电池不能再次充电。
下面结合实施例对本发明作详细说明。其中，实施例1～4为铝离子电池电解质溶液的制备实施例，其中所用到的部分原料可以采用商业产品，也可以通过实施例5～9中记载的方式制备。而实施例10～12为固液电池的制备实施例。实施例13为从这种固液电池中获取额外能源的方式。
实施例1
取5公斤碳酸丙烯酯，加入1公斤碳酸乙烯酯，1公斤甲酰胺，0.4公斤溴化铝，0.4公斤硫氰酸铝，搅拌至完全溶解，得到铝离子电池电解质溶液。
实施例2
取8公斤碳酸二乙酯，加入1公斤碳酸乙烯酯，1公斤乙酰胺，0.85公斤溴化铝，1.75公斤三氟甲基磺酸铝，搅拌至完全溶解，得到铝离子电池电解质溶液。
实施例3
取8公斤甲基苯基碳酸酯，1公斤丙酰胺，0.6公斤溴化铝，1.2公斤三氟代甲烷亚磺酸铝，搅拌至完全溶解，得到铝离子电池电解质溶液。
实施例4
取7公斤γ-丁内酯，1公斤己酰胺，0.5公斤溴化铝，1.0公斤甲磺酸铝，搅拌至完全溶解，得到铝离子电池电解质溶液。
实施例5
在聚四氟乙烯塑料瓶中依次加入90.3克碳酸丙烯酯(pc)，8克液态溴，2.7克金属铝粉，盖紧瓶盖。将瓶子放在振荡器上振荡4小时，即得到浓度为10％的albr3溶液。
实施例6
称取81.07克硫氰酸钠溶于1升无水酒精中，搅拌至完全溶解；另将133.34克三氯化铝溶解于1.5升无水酒精中，搅拌至完全溶解。在搅拌的同时，将两种溶液快速混合并继续搅拌10分钟，过滤、沉淀或离心处理去除沉淀，将清液蒸干，即得201.22克硫氰酸铝。
实施例7
称取172.06克三氟甲基磺酸钠溶于1.7升无水酒精中，搅拌至完全溶解；另将133.34克三氯化铝溶解于1.5升无水酒精中，搅拌至完全溶解。在搅拌的同时，将两种溶液快速混合并继续搅拌10分钟，过滤、沉淀或离心处理去除沉淀，将清液蒸干，即得474.19克三氟甲基磺酸铝。
实施例8
称取156.06克三氟代甲烷亚磺酸钠溶于1.5升无水酒精中，搅拌至完全溶解；另将133.34克三氯化铝溶解于1.5升无水酒精中，搅拌至完全溶解。在搅拌的同时，将两种溶液快速混合并继续搅拌10分钟，过滤、沉淀或离心处理去除沉淀，将清液蒸干，即得426.19克三氟甲基磺酸铝。
实施例9
称取306.3克甲磺酸钠溶于1.0升无水酒精中，搅拌至完全溶解；另将133.34克三氯化铝溶解于1.5升无水酒精中，搅拌至完全溶解。在搅拌的同时，将两种溶液快速混合并继续搅拌10分钟，过滤、沉淀或离心处理去除沉淀，将清液蒸干，即得264.28克甲基磺酸铝。
实施例10
1)取6公斤碳酸丙烯酯，1公斤甲酰胺，0.4公斤溴化铝，0.4公斤甲磺酸铝，搅拌至完全溶解，得到铝离子电池电解质溶液。
2)将碳/铝复合阳极浸入在含10％甲磺酸的无水酒精溶液中，使电极吸饱溶液；然后将碳/铝复合阳极和多孔碳阴极阴极安置组装到位，放入电解液槽内，灌入电解质溶液使电极被电解质溶液淹没。
3)将电解液槽连同电极和溶液放入90℃真空烘箱中恒温2小时。
4)加热、抽真空完成后将电池从真空烘箱中取出，密封电解液槽，将碳/铝复合阳极和多孔碳阴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11
1)取9公斤碳酸二乙酯，1公斤乙酰胺，0.85公斤溴化铝，1.75公斤三氟甲基磺酸铝，搅拌至完全溶解，得到铝离子电池电解质溶液。
2)将碳/铝复合阳极浸入在含10％三氟甲基磺酸的无水酒精溶液中，使电极吸饱溶液；然后将碳/铝复合阳极和多孔碳阴极阴极安置组装到位，放入电解液槽内，灌入电解质溶液使电极被电解质溶液淹没。
3)将电解液槽连同电极和溶液放入110℃真空烘箱中恒温1小时。
4)加热、抽真空完成后将电池从真空烘箱中取出，密封电解液槽，将碳/铝复合阳极和多孔碳阴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12
1)取8公斤γ-丁内酯，1公斤丙酰胺，0.6公斤溴化铝，1.2公斤三氟代甲烷亚磺酸铝，搅拌至完全溶解，得到铝离子电池电解质溶液。
2)将碳/铝复合阳极浸入在含10％三氟代甲烷亚磺酸的无水酒精溶液中，使电极吸饱溶液；然后将碳/铝复合阳极和多孔碳阴极阴极安置组装到位，放入电解液槽内，灌入电解质溶液使电极被电解质溶液淹没。
3)将电解液槽连同电极和溶液放入100℃真空烘箱中恒温1.5小时。
4)加热、抽真空完成后将电池从真空烘箱中取出，密封电解液槽，将碳/铝复合阳极和多孔碳阴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13
1)电池在海水中工作，在电量耗尽后，将金属铝电极连接在外电路的负极上，碳电极连接在外电路的正极上，实现正负极的对调。
2)打开电解液槽，让电极直接接触海水，并保持电池对环境海水呈开放状态。海水与金属铝电极和碳电极发生电化学反应，形成电流并做功。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。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。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
1.一种铝离子电池电解质溶液，其特征在于，它是由碳酸酯类溶剂、酰胺类助溶剂和铝离子载体组成，其中碳酸酯类溶剂和酰胺类助溶剂的重量比为6:1至9:1；铝离子载体占溶液总重量的10％至20％。
2.如权利要求1所述的铝离子电池电解质溶液，其特征在于，所述的碳酸酯类溶剂是碳酸酯类化合物中的一种或数种，所述的碳酸酯类化合物包括但不限于碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)、甲基苯基碳酸酯(mpc)、γ-丁内酯(gbl)。
3.如权利要求1所述的铝离子电池电解质溶液，其特征在于，所述的酰胺类助溶剂是甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、己酰胺中的一种或数种。
4.如权利要求1所述的铝离子电池电解质溶液，其特征在于，所述的铝离子载体是有机酸铝盐中的一种或数种，所述的有机酸铝盐包括但不限于溴化铝、硫氰酸铝、三氟甲基磺酸铝、三氟代甲烷亚磺酸铝、甲磺酸铝；其中溴化铝是铝离子载体的必需组分，在铝离子载体中含量不低于30％。
5.如权利要求4所述的铝离子电池电解质溶液，其特征在于，所述的溴化铝通过如下方法制备：
将铝粉和溴素按(1)式化学计量比混合并搅拌均匀，再添3-5倍的碳酸酯类化合物溶剂，在密闭容器中振荡，直至铝粉与溴素反应并溶解，即得到溴化铝的碳酸酯溶液；
2al 3br2＝2albr3(1)。
6.如权利要求4所述的铝离子电池电解质溶液，其特征在于，所述硫氰酸铝、三氟甲基磺酸铝、三氟代甲烷亚磺酸铝、甲磺酸铝通过如下方法制备：
将硫氰酸钠、三氟甲基磺酸钠、三氟代甲烷亚磺酸钠、甲磺酸钠分别溶于无水酒精或其它有机溶剂得到钠盐溶液，另将三氯化铝溶解于无水酒精或其它有机溶剂得到三氯化铝溶液；在搅拌的同时，将三氯化铝溶液分别与四种钠盐溶液一一混合，且混合的两种溶液的溶质摩尔数符合(2)至(5)式的化学计量比，得到硫氰酸铝、三氟甲基磺酸铝、三氟代甲烷亚磺酸铝、甲磺酸铝溶液和nacl悬浮液，过滤、沉淀或离心处理去除nacl沉淀，并将清液蒸干，即得到目标化合物：
3nascn alcl3＝al(scn)3 3nacl↓(2)
3nacf3so3 alcl3＝al(cf3so3)3 3nacl↓(3)
3nacf3so2 alcl3＝al(cf3so2)3 3nacl↓(4)
3nach3o2s alcl3＝al(ch3o2s)3 3nacl↓(5)。
7.一种采用如权利要求1～6任一所述铝离子电池电解质溶液的固液电池，其特征在于，将碳电极阴极与铝阳极配套置于密封的电解液槽内，且均浸没于所述铝离子电池电解质溶液中，二者之间用隔膜分隔或保持0.5-1.5mm间距；所述碳电极与铝阳极分别作为电池负极和正极；该电池为二次电池，将碳电极阴极和铝阳极分别连接在外电源的负极和正极上进行充电，充电完成后将碳电极阴极和铝阳极分别连接在外电路的负极和正极上，电池即处于待命状态；电池放电后可重新充电重复使用。
8.一种如权利要求7所述固液电池的电池组装与使用方法，其特征在于它的步骤如下：
1)将碳酸酯类溶剂、酰胺类助溶剂和铝离子载体按比例配制成电解质溶液；
2)将铝阳极在有机酸溶液中浸泡后，将铝阳极和碳电极阴极安置组装到位，放入电解液槽内，灌入电解质溶液使电极被电解质溶液淹没；
3)将电解液槽连同电极和电解溶液在90至110℃环境恒温1-2小时并抽真空；
4)加热、抽真空完成后将电池取出，密封电解液槽，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。
9.如权利要求7所述的电池组装与使用方法，其特征在于，所述的有机酸溶液是甲磺酸、三氟甲磺酸、三氟代甲烷亚磺酸中的一种或数种溶于无水酒精后得到的溶液。
10.如权利要求7所述的电池组装与使用方法，其特征在于，若电池在海水中工作，当电池放电完毕但急需用电时，可以通过以下步骤获取额外电能：
1)将电池的正极和负极切换位置，即将金属铝阳极连接在外电路的负极上，碳电极连接在外电路的正极上；
2)打开电解液槽，让电极直接接触海水，并保持电池对环境海水呈开放状态；海水与金属铝电极和碳电极发生电化学反应，形成电流并做功。
技术总结