利用镀镍废液和废电池石墨制取超级电容器材料

 最近，合肥工业大学化学工程系以废旧锂电池中石墨和化学镀镍废液为主要原料，通过尿素水解法制备了氧化石墨烯/镍铝双羟基复合金属氧化物复合材料(GO/NiAI-LDHs)。该材料显示出相当好的超级电容器材料性能，有望获得较好的应用前景。重要的是，该工作同时回收镍和石墨，具有重要的环保意义，因为镀镍废液含有大量的镍离子，而镍是一种致癌的亚贵金属资源，有效回收再利用其中的重金属镍资源，既有经济价值又有环保意义；另一方而，大量使用的锂动力电池也面临着废旧锂电池的回收问题，除了回收正极材料以外，废弃的负极石墨也会造成环境问题和能源的浪费，但这方面的回收利用工作还少有报道。 他们将废旧锂电池的负极片在盐酸溶液中超声溶解，过滤溶液后得到石墨沉淀物。经改性处理，反复清洗，离心后得到氧化石墨，超声分散于去离子水中，制得分散的氧化石墨烯水溶液。在这种氧化石墨烯水溶液中依次加入硝酸铝、化学镀镍废液和过氧化氢，将此混合溶液在35℃油浴中不断搅拌，再缓慢地加入尿素，然后升温至75℃进行反应，待自然冷却至室温后抽滤，经醇洗、水洗，最后于50℃下真空干燥，获得了氧化石墨烯与镍铝双羟基复合金属氧化物的复合材料。他们将所获材料制成电性能测试电极，其方法是：按质量比为80：15：5的比例称取所获复合材料、炭黑及聚偏氟乙烯，混合均匀后超声分散于无水乙醇中，接着均匀涂于泡沫镍表面，在50℃下真空干燥制得复合材料电极。 检测表明，所获复合材料具有明显的层状结构，且表面形成大量的微孔结构，镍铝双羟基复合金属氧化物与氧化石墨烯相互重叠生成网状的纳米片，这种开放的网络结构暴露出大量的电化学活性位点，为电解质在活性复合材料与集流体之间的快速传递提供优越的条件。 电性能测试表明，该复合材料的比电容达到1184.3F/g，是单纯氧化石墨烯比电容的3倍以上，这主要是因为该复合材料具有特殊的网状结构和镍铝双羟基复合金属氧化物的膺电容所致。石墨烯的引入有效地避免了镍铝双羟基复合金属氧化物之间的团聚，并且两者之间相互交织形成具有特殊微孔结构的纳米层状物，一方面，复合材料表面裸露出大量的电化学活性位点会产生更高的比电容，另一方而，复合材料表面的特殊结构，有利于其在充/放电循环测试中起着良好的缓冲作用。一般来说，比电容随电流密度的增大而减小，这是由于在高电流密度下，活性材料内部的电化学活性位点不能够充分地与电解液接触发生氧化还原反应。但当电流密度达到10A/g时，所获复合材料的比电容仍可达896.8F/g，具有较好的充/放电稳定性。而且，经过200次充/放电循环后，该复合材料的比电容仍保持在98%以上，表明该复合材料具有较好的循环稳定性。