Уникальные физические и химические свойства ионных жидкостей (ILS) определяют их многочисленные применения в “зеленой” химии и материаловедении. В последнее время системы, основанные на ILs, были признаны перспективными для использования в новом поколении электрохимических устройств. Представлены результаты исследования микроструктуры смесей 1-бутил-3-метилимидазолия хлорид (IL)/вода методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в присутствии катионов Al3+. Впервые было зафиксировано расщепление спектральных линий воды в таких системах. Сравнивая данные ЯМР 1H и 27Al, мы обнаружили существование различных сольватных комплексов Al3+ с Cl− и оценили характерные времена обменных процессов. Для исследуемой системы была описана модель окружения Al3+ и его эволюции в зависимости от температуры и содержания воды. Для обоснования модели были проведены квантово-химические расчеты.