【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超级电容器，涉及超级电容器电极材料，具体涉及一种金属团簇三元合金超级电容器电极材料及其制备方法。
技术介绍
1、超级电容器，也称为电化学超级电容器或超级电容，是一种能量存储设备。超级电容器电极材料的主要类型包括活性炭、金属氧化物、碳纳米管以及二维材料。活性炭作为常见的超级电容器电极材料，其制备通常经历碳化、活化和烧结等步骤，具备高比表面积和良好的电化学性能。金属氧化物，例如二氧化锰（mno2）、氧化铁（fe2o3）等，具有高比容量和良好的电化学性能，其制备常采用化学合成或沉积法。碳纳米管以其优异的电导率和导电性常用于超级电容器电极材料制备，可以通过化学气相沉积或化学溶液法合成。另外，二维材料如石墨烯和过渡金属二硫化物（tmds）由于其单层结构和出色的电子传导性能而被广泛研究，并被视为潜在的电极材料候选者。以上所述材料各自具备特定的优势和应用潜力，在超级电容器领域有着广泛的研究和应用价值。
2、尽管上述电极材料在超级电容器应用中表现出一定优势，但依然存在一些挑战和问题需要解决。其中包括比电容不足的问题，即使部分电极材料表现出良好性能，但它们的比电容仍然有待提高，以满足某些高性能应用的需求。另外，制备成本相对较高也是制约其广泛应用的因素之一，限制了一些电极材料在大规模应用中的竞争力。最后，传统电极材料的制备和处理过程可能涉及有害物质，这对环境可能造成负面影响，因此，环境友好性方面也需要更多考量和改进。解决这些挑战将有助于推动超级电容器领域的发展，并推动更高效、更环保的电极材料的研究和应用。
3、
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一是提供一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法。
2、本专利技术的目的之二是提供一种由上述制备方法制得的超级电容器电极材料。
3、本专利技术的目的之三是提供一种超级电容器电极。
4、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
5、第一方面，本专利技术提供一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，包括如下步骤：
6、s10：按照摩尔比为7:2:1分别称量al、co、ni金属颗粒，对称量后的金属颗粒依次进行酸洗、水洗、酒精清洗、干燥处理后，采用真空电弧熔炼炉进行合金熔炼，得到质地均一的合金锭；
7、s20：将合金锭进行精确切割，获得所需尺寸和形状的合金块；
8、s30：将合金块先放入预脱合金液中进行预脱合金处理，预脱合金结束后再放入脱合金液中进行脱合金处理，脱合金结束后固液分离，对剩下的粉末进行乙醇和去离子水的冲洗，干燥后得到超级电容器电极材料。
9、另外，根据本专利技术的使用脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，还可以具有如下技术特征：
10、在本专利技术的一个示例中，在步骤s10中，酸洗溶液为15%-20%(体积)的盐酸溶液，清洗时间为5-10min。
11、在本专利技术的一个示例中，在步骤s10中，所述干燥的方式采用真空干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-8h。
12、在本专利技术的一个示例中，在步骤s10中，熔炼时真空度保持在5*10-4pa，熔炼时间为20-30min，熔炼电流为120-210a，电流上升速率为5a/min。
13、在本专利技术的一个示例中，在步骤s20中，使用线切割的方式切割合金锭。
14、在本专利技术的一个示例中，在步骤s30中，所述预脱合金液为2.5mol/l的hcl溶液，所述脱合金液为2mol/l的naoh溶液。
15、本专利技术的一个示例中，在步骤s30中，所述预脱合金时间为24-36h，脱合金温度为50-70℃。
16、本专利技术的一个示例中，在步骤s30中，所述脱合金时间为36h，脱合金温度为80℃。
17、在本专利技术的一个示例中，在步骤s30中，所述干燥的方式采用真空干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-8h。
18、第二方面，本专利技术还提供由上述方法制备的超级电容器电极材料。
19、第三方面，本专利技术还提供一种超级电容器电极，采用上述超级电容器电极材料制备而成。具体步骤是：
20、按质量比7:2:1将干燥后的电极材料与乙炔黑和pvdf进行混合，一并放入研钵中进行研磨，在研磨时加入适量的nmp作为溶剂。将预先准备好的镍网充分浸泡于研磨后的混合物中，随后将其置于培养皿中，最后进行真空干燥处理，持续24小时。
21、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
22、两步脱合金法：本专利技术采用了两步脱合金的方法，成功解决了传统工艺中脱合金不完全的难题。这种方法能够高效去除合金中的指定成分，确保了电极材料的纯度和一致性，从而提高了电极材料的电化学性能。比电容较高：本专利技术所制备的电极材料，成功解决了超级电容器对于电极材料高比电容的要求。对于1、2、5 a/g的电流密度，实现了437、387和355 f/g的较高比电容。在放电过程中的电压下降平缓，平台期较长，这表明这些材料具有更好的储能特性。形貌可调控：本专利技术通过形貌可调控的技术手段，获得了金属团簇状的微观形貌。这种特殊的形貌结构为电极材料带来了诸多优点，其中包括增加了电极材料的比表面积和活性位点数量，提升了电化学反应速率和效率。此外，金属团簇状微观形貌也有助于实现更均匀的电荷分布，减少电化学反应中的不均匀性，从而提升了超级电容器的性能表现。4.降低制备成本：相对于某些传统电极材料的制备方法，三元合金的制备成本低。与其他制备方法相比，电弧熔炼使用的al、co、ni等原材料，且组分主要以al为主，容易获得且价格相对较低。在脱合金过程中，废弃脱合金液体可以通过氧化还原反应有效回收和再利用副产品，提高了原材料的利用率。这可以降低超级电容器的生产成本，使其更具市场竞争力。
23、5.环保和可持续性：本专利技术采用的三元合金电极材料制备方法涉及更少的有害物质，有助于降低环境影响，符合可持续性发展的要求。
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1.一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，在步骤S10中，酸洗溶液为15％-20％(体积)的盐酸溶液，清洗时间为5-10min。
3.根据权利要求1所述的一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，在步骤S10中，所述干燥的方式采用真空干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-8h。
4.根据权利要求1所述的一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，在步骤S10中，熔炼时真空度保持在5*10-4Pa，熔炼时间为20-30min，熔炼电流为120-210A，电流上升速率为5A/min。
5.根据权利要求1所述的一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，在步骤S20中，使用线切割的方式切割合金锭。
6.根据权利要求1所述的一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，在步骤S30中，所述预脱
7.根据权利要求1所述的一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，在步骤S30中，所述脱合金液为2mol/L的NaOH溶液，所述脱合金时间为36h，脱合金温度为80℃。
8.根据权利要求1所述的一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，在步骤S30中，所述干燥的方式采用真空干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-8h。
9.由权利要求1至8任一项所述的方法制备的超级电容器电极材料。
10.一种超级电容器电极，其特征在于，采用权利要求9所述的超级电容器电极材料制备而成。
...【技术特征摘要】
1.一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，在步骤s10中，酸洗溶液为15％-20％(体积)的盐酸溶液，清洗时间为5-10min。
3.根据权利要求1所述的一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，在步骤s10中，所述干燥的方式采用真空干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-8h。
4.根据权利要求1所述的一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，在步骤s10中，熔炼时真空度保持在5*10-4pa，熔炼时间为20-30min，熔炼电流为120-210a，电流上升速率为5a/min。
5.根据权利要求1所述的一种脱合金制备金属团簇三元合金超级电容器电极材料的方法，其特征在于，在步骤s20中...
【专利技术属性】
技术研发人员：隋艳伟，徐士林，王延延，胡正海，
申请(专利权)人：江苏福瑞士电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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