AQUEOUS ALUMINUM ION BATTERIES HYBRID BATTERY-CAPACITORS COMPOSITIONS OF SAID BATTERIES AND BATTERY-CAPACITORS AND ASSOCIATED METHODS OF MANUFACTURE AND USE

알루미늄 또는 알루미늄 합금 / 복합체 애노드, 수성 전해질, 및 망가니즈 옥시드, 알루미노실리케이트 또는 중합체-기반 캐소드를 특색으로 하는 수계 알루미늄 이온 배터리가 본원에 기재되어 있다. 배터리는 애노드와 캐소드 사이에서의 알루미늄 이온의 실제 수송을 수반하는 전기화학적 반응을 통해 작동한다. 본원에 기재된 조성 및 구조는 본원에 기재된 수계 알루미늄 이온 배터리가 하기를 달성하도록 한다: (1) 개선된 전하 저장 용량; (2) 개선된 중량당 및/또는 부피당 에너지 밀도; (3) 증가된 율속 특성 및 전력 밀도 (보다 짧은 시간 내의 충전 및 방전 능력); (4) 증가된 사이클 수명; (5) 전극의 증가된 기계적 강도; (6) 전극의 개선된 전기화학적 안정성; (7) 전극의 증가된 전기 전도성, 및 (8) 전극 뿐만 아니라 전해질에서의 개선된 이온 확산 동역학. Described herein is an aqueous aluminum ion battery featuring an aluminum or aluminum alloy/composite anode, an aqueous electrolyte, and a manganese oxide, aluminosilicate or polymer-based cathode. The battery operates via an electrochemical reaction that entails an actual transport of aluminum ions between the anode and cathode. The compositions and structures described herein allow the aqueous aluminum ion battery described herein to achieve: (1) improved charge storage capacity; (2) improved gravimetric and/or volumetric energy density; (3) increased rate capability and power density (ability to charge and discharge in shorter times); (4) increased cycle life; (5) increased mechanical strength of the electrode; (6) improved electrochemical stability of the electrodes; (7) increased electrical conductivity of the electrodes, and (8) improved ion diffusion kinetics in the electrodes as well as the electrolyte.