KR102043331B1 - 금속 이온 배터리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 이온 배터리를 제공한다. 금속 이온 배터리는 양극, Cu, Fe, Zn, Co, In, Ni, Sn, Cr, La, Y, Ti, Mn, 또는 Mo인 금속 또는 상기 금속의 합금인 음극, 세퍼레이터, 양극은 세퍼레이터에 의해 음극으로부터 분리되고, 양극 및 음극 사이에 배치된 전해질을 포함한다. 전해질은 이온성 액체 및 알루미늄 할라이드를 포함한다.

Description

금속 이온 배터리{METAL-ION BATTERY}
이 기술 분야는 금속 이온 배터리에 관한 것이다.
알루미늄은 지구상에서 가장 풍부한 금속이고, 알루미늄으로 제조된 전자 장치는 비용이 거의 들지 않는다는 이점을 갖는다. 전기 화학적 충/방전 반응 동안 3개의 전자 전달을 포함하는 알루미늄 기반 산화 환원 쌍은 비교적 높은 저장 용량을 제공한다. 또한, 반응성과 가연성이 낮기 때문에 이러한 알루미늄 이온 배터리는 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
그러나 조건부 금속-이온 배터리(conditional metal-ion batteries)는 낮은 방전 전압(discharge voltage), 낮은 저장 용량 및 불명확한 방전 전압 평형(discharge voltage plateaus)을 나타낸다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 신규 배터리를 개발할 필요가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 금속 이온 배터리와 같은 에너지 저장 장치를 제공한다. 금속 이온 배터리는 양극; Fe, Zn, Co, In, Ni, Sn, Cr, La, Y, Ti, Mn 또는 Mo인 금속 또는 금속의 합금인 음극; 세퍼레이터, 양극은 세퍼레이터에 의해 음극으로부터 분리되고; 및 양극과 음극 사이에 배치된 전해질을 포함한다. 전해질은 이온성 액체, 알루미늄 할라이드를 포함한다.
상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에서 주어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 이온 배터리의 개략도이고;
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예 또는 비교예에 따른 금속 이온 배터리의 충방전시 시간에 따른 전압의 그래프이다.
다음의 상세한 설명에서, 설명의 목적으로, 개시된 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항들이 설명된다. 그러나, 하나 이상의 실시예가 이들 특정 세부 사항 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 다른 예들에서, 잘 알려진 구조 및 장치는 도면을 단순화하기 위해 개략적으로 도시된다.
본 발명은 금속 이온 배터리를 제공한다. 금속 이온 배터리는 양극; Cu, Fe, Zn, Co, In, Ni, Sn, Cr, La, Y, Ti, Mn 또는 Mo인 금속 또는 금속의 합금인 음극; 세퍼레이터, 양극은 세퍼레이터에 의해 음극으로부터 분리되고; 및 양극과 음극 사이에 배치된 전해질을 포함한다. 전해질은 이온성 액체, 알루미늄 할라이드를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 음극은 금속 또는 금속의 합금이며, 음극의 금속은 알루미늄을 포함할 수 없다. 음극의 금속 및 전해질의 할라이드 음이온은 금속 할라이드를 형성할 수 있으며, 금속 할라이드는 루이스 산으로서 작용할 수 있다. 따라서, 금속 이온 배터리의 충방전시, 음극으로부터 용해된 금속은 전해질과 반응하여 할로메탈레이트를 형성할 수 있고, 전해질의 알루미늄 할라이드는 이온성 액체와 반응하여 할로알루미네이트를 형성할 수 있다. 따라서 전해질 시스템은 가역적이다. 또한, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 할로메탈레이트는 할로알루미네이트의 이온 크기보다 더 작은 이온 크기를 가질 수 있다. 따라서 할로알루미네이트는 활성 물질(예를 들어 그라파이트)에 삽입되거나 할로알루미네이트를 활성 물질에 삽입하여 금속 이온 배터리의 전체 용량을 증가시키고 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 이온 배터리의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 이온 배터리(100)는 양극(10), 음극(12) 및 세퍼레이터(14)를 포함할 수 있고, 세퍼레이터(14)는 양극(10)과 음극(12) 사이에 배치될 수 있다. 세퍼레이터(14)는 양극(10)과 음극(12)의 전기적 단락을 완화할 수 있다. 금속 이온 배터리(100)는 양극과 음극 사이에 배치 되고 양극(10) 및 음극(12)과 접촉하는 금속 이온 배터리(100) 내의 전해질(20)을 포함할 수 있다. 금속 이온 배터리(100)는 일차 배터리일 뿐만 아니라 재충전가능한 이차 배터리일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 양극(10)은 전류 집전층(current-collecting layer)(11) 및 전류 집전층(11)에 배치된 활성 물질(13)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전류 집전층(11)은 카본 클로스(cloth), 카본 펠트, 또는 카본 페이퍼와 같은 전도성 카본 기판일 수 있다. 예를 들어, 전도성 카본 기판은 약 1mΩcm2 내지 6mΩcm2의 시트 저항 및 65wt% 초과의 카본 함량을 가질 수 있다. 활성 물질(13)은 적층된 활성층 또는 적층된 활성층의 응집체를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 활성 물질(13)은 그라파이트(천연 그라파이트, 인공 그라파이트, 메소페이즈 카본 마이크로비즈, 열분해 그라파이트, 발포 그라파이트, 플레이크 그라파이트, 또는 팽창 그라파이트를 포함), 그래핀, 카본 나노튜브 또는 이들의 조합물과 같은 삽입된 카본 물질일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 활성 물질(13)은 적층된 이중 수산화물, 적층된 산화물, 적층된 칼코게나이드(chalcogenide) 또는 이들의 조합물일 수 있다. 활성층(13)은 약 0.05 내지 0.95, 예를 들어 약 0.3 내지 0.9의 공극률(porosity)을 가질 수 있다. 활성 물질(13)은 전류 집전층(11) 에서 직접(즉, 활성층과 전류 집전층 사이에 다른 층 없이) 성장할 수 있다. 또한, 활성 물질(13)은 접착제를 통해 전류 집전층(11)에 부착될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 세퍼레이터(14)의 재료는 유리 섬유, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 부직포, 목재 섬유, 폴리에테르설폰(PES), 세라믹 섬유 또는 이들의 조합물일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 음극(12)은 금속 또는 금속의 합금일 수 있고, 음극의 금속 및 전해질의 할라이드 음이온은 금속 할라이드를 형성할 수 있고, 금속 할라이드는 루이스 산이다. 따라서 전해질 시스템은 가역적이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 금속(M)은 Cu, Fe, Zn, Co, In, Ni, Sn, Cr, La, Y, Ti, Mn 또는 Mo를 포함할 수 있다. 또한, 음극(12)이 금속(M)의 합금일 때, 금속(M)을 함유하는 합금은 알루미늄을 함유하지 않는다. 본 발명의 실시예에 따르면, 음극(12)은 전류 집전층(도면에 도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 또한, 음극(12)은 전류 집전층 및 금속 또는 금속의 합금(전류 집전층에 배치됨)으로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 금속 또는 금속 합금은 전류 집전층(11)에 직접(즉, 금속과 전류 집전층 사이에 다른 층 없이, 또는 금속의 합금과 전류 집전층 사이에 다른 층 없이) 성장할 수 있다. 또한, 금속 또는 금속의 합금은 접착제를 통해 전류 집전층(11)에 부착될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 금속(M)은 금속 이온 배터리의 음극의 부식을 개선하기 위해 알루미늄의 전위보다 낮은 전위를 갖는 금속일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전해질(20)은 이온성 액체, 알루미늄 할라이드를 포함할 수 있다. 이온성 액체는 100 ℃ 미만의 융점을 가질 수 있다. 예를 들어, 이온성 액체는 실온 이온성 액체(RTIL)일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이온성 액체는 우레아(urea), N-메틸우레아(N-methylurea), 콜린 클로라이드(choline chloride), 에틸콜린 클로라이드(ethylchlorine chloride), 알칼리 할라이드(alkali halide), 디메틸 술폭시드(dimethyl sulfoxide), 메틸술포닐메탄(methylsulfonylmethane), 알킬이미다졸륨 염(alkylimidazolium salt), 알킬피리디늄 염(alkylpyridinium salt), 알킬플루오로피라졸륨 염(alkylfluoro-pyrazolium salt), 알킬트리아졸륨 염(alkyltriazolium salt), 아랄킬암모늄염(aralkylammonium salt), 알킬알콕시암모늄 염(alkylalkoxyammonium salt), 아랄킬포스포늄 염(aralkylphosphonium salt), 아랄킬술포늄 염(aralkylsulfonium salt) 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 알루미늄 할라이드의 이온성 액체에 대한 몰비는 적어도 약 1.1 또는 적어도 약 1.2, 예를 들어 약 1.1 내지 2.1, 약 1.1, 약 1.3, 약 1.5, 약 1.6 또는 약 1.8일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 알루미늄 할라이드가 알루미늄 염화물이고 이온성 액체가 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드일 경우, 알루미늄 염화물의 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드에 대한 몰비는 적어도 약 1.2, 예를 들어 약 1.2 내지 1.8이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전해질은 전기 전도성을 증가시키고 점도를 낮추기위한 도펀트 또는 첨가제를 추가로 포함할 수 있거나, 또는 전해질은 다른 방식으로 변형되어 금속의 가역 전착을 촉진시키는 조성물을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전해질(20)은 알루미늄 할라이드가 아닌 다른 금속(M2) 할라이드를 더 포함할 수 있고, 다른 금속(M2)은 Cu, Fe, Zn, Co, In, Ni, Sn, Cr, La, Y, Ti, Mn, Mo, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 다른 금속(M2) 할라이드는 금속 불화물, 금속 염화물, 금속 브롬화물, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있고, 금속 할라이드는 루이스 산으로서 작용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이온성 액체는 금속 이온 배터리의 충방전 시 할라이드 이온을 갖는 염일 수 있고, 알루미늄 할라이드 및 이온성 액체는 할로알루미네이트, 예를 들어 클로로알루미네이트[AlCl4]-로 형성될 수 있다. 또한, 금속 이온 배터리가 충방전된 후에, 음극의 금속은 전해질과 반응하여 할로메탈레이트를 형성한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 음극의 금속은 Cu, Fe, Zn, Co, In, Ni, Sn, Cr, La, Y, Ti, Mn 또는 Mo를 포함하며, 알루미늄 할라이드는 알루미늄 염화물일 수 있다. 이러한 방식으로, 금속 이온 배터리의 충방전 후에 클로라이드메탈레이트(MCl(x+1) -，x는 1 내지 4의 정수, 예를 들어, CuCl2 -, CuCl3 -, FeCl3 -, FeCl4 -, MnCl3 -, MnCl4 -, LaCl4 -, YCl4 -, MoCl4 -, ZnCl3 -, NiCl3 -, CoCl3 -, CoCl4 -, CrCl3 -, 또는 CrCl4-,……)가 형성될 수 있다, 결과적으로, 상대적으로 작은 크기의 클로라이드메탈레이트는 활성 물질(예를 들어, 그라파이트)에 삽입되거나, 또는 클로로알루미네이트를 활성 물질에 삽입시켜 금속 이온 배터리의 방전 전압 및 전체 용량을 증가시킬 수 있다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 개념은 여기서 설명된 예시적인 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다. 명확한 설명을 위해 잘 알려진 부분에 대한 설명은 생략하고, 동일한 참조 번호는 전체적으로 동일한 구성 요소를 지칭한다.
제 1 실시예:
구리 전극은 구리 호일(두께 0.025mm)을 절단하여 얻었다. 다음으로, 세퍼레이터(Whatman GFA 사의 2 층)를 준비하였다. 다음으로, 전류 집전 기판에 배치된 활성층을 포함하는 그라파이트 전극(전류 집전 기판은 카본 섬유 페이퍼이고, 활성층은 60.5mg의 팽창 그라파이트)을 준비하였다. 다음으로, 구리 전극(음극으로서 작용), 세퍼레이터 및 그라파이트 전극(양극으로서 작용)을 순차적으로 배치하고 알루미늄 플라스틱 파우치 내에 밀봉하였다. 이어서, AlCl3의 [EMIm]Cl에 대한 몰비가 약 1.4 : 1인 알루미늄 염화물(AlCl3)/1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드([EMIm]Cl)를 포함하는 전해질을 알루미늄 플라스틱 파우치에 주입하여 플라스틱 금속 이온 배터리(1)를 얻었다.
다음으로, 제 1 실시예의 금속 이온 배터리(1)를 NEWARE 배터리 분석기로 약 100mA/g의 전류 밀도로 충전(약 2.45V까지)하고 방전(약 1V까지)하여 성능을 분석하였다. 금속 이온 배터리(1)의 최대 비 용량(specific capacity)은 약 95.8 mAh/g이다. 도 2는 제 1 실시예의 금속 이온 배터리(1)의 충방전시 시간에 따른 전압의 그래프이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 1.8V 내지 2.45V의 범위에서 다수의 충전 플랫폼(charging platforms)이 관찰되었고, 또한 2.3V 내지 2.45V에서 상당한 충전 플랫폼이 관찰되었고, 2.0V 내지 2.1V 및 1.8V 내지 1.9V에서 일부의 충전 플랫폼이 관찰되었다.
또한, 금속 이온 배터리(1)는 약 500mA/g의 전류 밀도에서 충방전되고, 금속 이온 배터리(1)의 비 용량은 약 87.43mAh/g이다. 음극으로 구리를 사용하면, 충방전 후에 구리(Ⅱ) 클로라이드(CuCl3 -) 및 제 1 구리(I) 클로라이드(ICl3)의 이온 크기가 더 작게 형성될 수 있어, 금속 이온 배터리의 비 용량이 향상한다.
제 2 실시예:
니켈 전극은 니켈 호일(두께 0.03mm)을 절단하여 얻었다. 다음으로, 세퍼레이터(Whatman GFA 사의 2 층)를 준비하였다. 다음으로, 전류 집전층에 배치된 활성층을 포함하는 그라파이트 전극(전류 집전 기판은 카본 섬유 페이퍼이고, 활성층은 72mg의 팽창 그라파이트)를 준비하였다. 다음으로, 니켈 전극(음극으로서 작용), 세퍼레이터 및 그라파이트 전극(양극으로서 작용)을 순차적으로 배치하고 알루미늄 플라스틱 파우치 내에 밀봉하였다. 이어서, AlCl3 대 [EMIm]Cl의 몰비가 약 1.4 : 1인 알루미늄 염화물(AlCl3)/1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드([EMIm]Cl)를 포함하는 전해질을 알루미늄 플라스틱 파우치에 주입하여 플라스틱 금속 이온 배터리(2)를 얻었다.
다음으로, 제 2 실시예의 금속 이온 배터리(2)를 NEWARE 배터리 분석기로 약 100 mA/g의 전류 밀도로 충전(약 2.45V까지)하고 방전(약 1V까지)하여 성능을 분석하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 금속 이온 배터리(2)의 최대 비 용량은 약 88mAh/g이고, 1.5V 내지 2.45V 범위에서 다수의 충전 플랫폼이 관찰되며, 2.3V 내지 2.45V에서 상당한 충전 플랫폼이 관찰되었고, 2.0V 내지 2.1V, 1.8V 내지 1.9V, 2.3V 내지 2.0V 및 1.8V 내지 1.5V 에서 일부의 충전 플랫폼이 관찰되었다.
금속 이온 배터리(2)의 충방전 사이클을 여러 차례 수행한 후에, 니켈 전극(음극으로서 작용)의 관통 또는 파손이 관찰되지 않았다. 따라서, 전해질로서 알루미늄 염화물/1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드를 갖는 음극으로서 니켈 전극을 사용함으로써, 음극의 부식이 상당히 개선될 수 있다.
제 3 실시예:
스테인리스강 호일(두께 0.1mm, Nippon Steel, YUS190, 철 및 크롬 조성)을 절단하여 스테인리스강 전극을 얻었다. 다음으로, 세퍼레이터(Whatman GFA 사의 2 층)를 준비하였다. 다음으로, 전류 집전층에 배치된 활성층을 포함하는 그라파이트 전극(전류 집전 기판은 카본 섬유 페이퍼이고, 활성층은 45mg의 팽창 그라파이트)을 준비하였다. 다음으로, 스테인리스강 전극(음극으로서 작용), 세퍼레이터 및 그라파이트 전극(양극으로서 작용)을 순차적으로 배치하고 알루미늄 플라스틱 파우치 내에 밀봉하였다. 이어서, AlCl3 대 [EMIm]Cl의 몰비가 약 1.4 : 1인 알루미늄 염화물(AlCl3)/1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드([EMIm]Cl)를 포함하는 전해질을 알루미늄 플라스틱 파우치에 주입하여 플라스틱 금속 이온 배터리(3)를 얻었다.
다음으로, 제 3 실시예의 금속 이온 배터리(3)를 NEWARE 배터리 분석기로 약 100 mA/g의 전류 밀도로 충전(약 2.45V까지)하고 방전(약 1V까지)하여 성능을 분석하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 이온 배터리(3)의 최대 비 용량은 약 95.8mAh/g이고, 1.5V 내지 2.45V 범위에서 다수의 충전 플랫폼이 관찰되며, 2.3V 내지 2.45V에서 상당한 충전 플랫폼이 관찰되었고, 2.0V 내지 2.2V 및 2.3V 내지 1.5V 에서 일부의 충전 플랫폼이 관찰되었다. 음극으로 스테인레스강(철과 크롬의 조성)을 사용하면, 충방전 후에 염화 크롬(II)(CrCl3 -) 및 염화철(II)(FeCl3 -)의 이온 크기가 더 작게 형성될 수 있어, 금속 이온 배터리의 비 용량이 증가된다.
제 1 비교예:
알루미늄 호일(두께 0.025mm)을 절단하여 알루미늄 전극을 얻었다. 다음으로, 세퍼레이터(Whatman GFA 사의 2 층)를 준비하였다. 다음으로, 전류 집전층에 배치된 활성층을 포함하는 그라파이트 전극(전류 집전 기판은 카본 섬유 페이퍼이고, 활성층은 57mg의 팽창 그라파이트)을 준비하였다. 다음으로, 알루미늄 전극(음극으로서 작용), 세퍼레이터 및 그라파이트 전극(양극으로서 작용)을 순차적으로 배치하고 알루미늄 플라스틱 파우치 내에 밀봉하였다. 다음으로, AlCl3 대 [EMIm]Cl의 몰비가 약 1.4 : 1인 알루미늄 염화물(AlCl3) 및 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드([EMIm]Cl)를 포함하는 전해질을 알루미늄 플라스틱 파우치에 주입하여 금속 이온 배터리(4)를 얻는다.
다음으로, 제 1 비교예의 금속 이온 배터리(4)를 NEWARE 배터리 분석 장치로 약 100mA/g의 전류 밀도로 충전(약 2.45V까지)하고 방전(약 1.5V까지)하여 성능을 분석하였다. 금속 이온 배터리(4)의 최대 비 용량은 약 80.7mAh/g이다.
제 1 비교예와 비교하여, 제 1 및 제 3 실시예에서 설명한 바와 같이 음극으로 비 알루미늄 전극을 사용한 금속 이온 배터리에서는 충방전으로 음극이 전해질과 반응하여 클로로알루미네이트 [AlCl4]-보다 이온 크기가 작은 클로라이드메탈레이트(MCl(x+1) -)를 형성할 수 있어서 그래파이트로 삽입하거나 콜로알루를 그래파이트로 삽입시키는 것을 쉽게하여 금속 이온 배터리의 용량을 증가시킨다. 또한, 제 2 실시예의 음극으로 니켈을 사용한 금속 이온 배터리는 니켈 전극이 금속 이온 배터리(20)의 충방전 후에도 부식이 없기 때문에, 니켈 전극은 금속 이온 배터리의 전체 용량이 증가시키고 금속 이온 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.
개시된 방법들 및 재료들에 대해 다양한 수정 및 변화가 만들어질 수 있음은 명백할 것이다. 명세서 및 실시예는 단지 예시적인 것으로 고려되어야 하며, 본 발명의 실질적인 범위는 다음의 청구 범위에 의해 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (16)

  1. 금속 이온 배터리로서,
    전류 집전층(current-collecting layer) 및 적층된 활성층 또는 상기 적층된 활성층의 응집체인 활성 물질로 구성된 양극,
    Cu, Fe, Zn, Co, In, Ni, Sn, Cr, La, Y, Ti, Mn, 또는 Mo인 금속 또는 상기 금속의 합금인 음극;
    세퍼레이터; 및
    상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치된 전해질을 포함하며,
    상기 양극은 상기 세퍼레이터에 의해 상기 음극으로부터 분리되고,
    상기 전해질은 이온성 액체 및 알루미늄 할라이드를 포함하며,
    상기 금속 이온 배터리는, 상기 금속 이온 배터리의 충전 동안의 충전 플랫폼(charging platforms) 및 상기 금속 이온 배터리의 방전 동안의 방전 플랫폼(discharging platforms)을 나타내는, 금속 이온 배터리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 집전층(current-collecting layer)은 전도성 카본 기판인 금속 이온 배터리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전도성 카본 기판은 카본 클로스(cloth), 카본 펠트, 또는 카본 페이퍼인 금속 이온 배터리.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성 물질은 그라파이트, 카본 나노튜브, 그래핀, 또는 이들의 조합물인 금속 이온 배터리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 그라파이트는 천연 그라파이트, 인공 그라파이트, 메소페이즈 카본 마이크로비즈, 열분해 그라파이트, 발포 그라파이트, 플레이크 그라파이트, 팽창 그라파이트, 또는 이들의 조합물인 금속 이온 배터리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해질은 알루미늄 할라이드가 아닌 금속 할라이드를 더 포함하는 금속 이온 배터리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 할라이드는 금속 불화물, 금속 염화물, 금속 브롬화물, 또는 이들의 조합물을 포함하는 금속 이온 배터리.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 할라이드는 루이스 산인 금속 이온 배터리.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 할라이드는 알루미늄 불화물, 알루미늄 염화물, 또는 알루미늄 브롬화물, 또는 이들의 조합물을 포함하는 금속 이온 배터리.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온성 액체는 우레아(urea), N-메틸우레아(N-methylurea), 콜린 클로라이드(choline chloride), 에틸콜린 클로라이드(ethylchlorine chloride), 알칼리 할라이드(alkali halide), 디메틸 술폭시드(dimethyl sulfoxide), 메틸술포닐메탄(methylsulfonylmethane), 알킬이미다졸륨 염(alkylimidazolium salt), 알킬피리디늄 염(alkylpyridinium salt), 알킬플루오로피라졸륨 염(alkylfluoro-pyrazolium salt), 알킬트리아졸륨 염(alkyltriazolium salt), 아랄킬암모늄염(aralkylammonium salt), 알킬알콕시암모늄 염(alkylalkoxyammonium salt), 아랄킬포스포늄 염(aralkylphosphonium salt), 아랄킬술포늄 염(aralkylsulfonium salt), 또는 이들의 조합물을 포함하는 금속 이온 배터리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이온성 액체는 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드인 금속 이온 배터리.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 할라이드는 상기 금속 이온 배터리의 충방전 후에, 이온성 액체와 반응하여 할로알루미네이트를 형성하는 금속 이온 배터리.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 음극의 금속은 상기 금속 이온 배터리의 충방전 후에, 상기 전해질과 반응하여 할로메탈레이트를 형성하는 금속 이온 배터리.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 할로메탈레이트의 음이온의 이온 크기는 상기 할로알루미네이트의 음이온의 이온 크기 보다 작은 금속 이온 배터리.
  16. 삭제
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