废旧锂离子电池水热法制备钴铁氧体的研究.pdf

河南师范大学
硕士学位论文
废旧锂离子电池水热法制备钴铁氧体的研究
姓名:范仁秀
申请学位级别:硕士
专业:应用化学
指导教师:席国喜;邢新艳
20090401
摘要随着工业化进程的日益加速和经济的高速增长,锂离子电池的生产和消费大幅度上升。虽然锂离子电池并不含有重金属或其它对环境有熏大危害的成分,但是大量的废弃仍然能从堆积和电解质泄漏等方面给环境带来了一定的压力。更重要的是,锂离子电池中所消耗的大量金属元素其有很高豹经济价值,并且是不可再生资源。如果凌︼胱中的金属元素不回收,不仅会造成严重的环境污染,还会造成资源的浪费。由于废旧锂离子电池中钴、铁两种金属元素占了绝大部分,因此本文进行了以废旧锂离子电池为原料铡备钴铁氧体的研究。本研究是以硫酸加双氧水溶解的废旧锂离子电池溶液为原料,分别采用了水热法和溶胶凝胶法制备出了钴铁氧体。本文探讨了水热法制备钴铁氧体和溶胶凝胶法制备锂取代钴铁氧体的最佳工艺条件;并且讨论了水热法在沉淀过程中加入添加剂以及掺杂其它金属元素对产物的结构和性能的影响。在实验中,借助于、—和燃际酰灾票腹探懈偌觳猓⒍宰晏跆宓奈⒐劢峁购痛判阅芙辛表征。研究结果表明:以为沉淀荆,采用水热法制备钴铁氧体的最佳工艺条件为钴铁比例为,℃:水热时问为T诔淀过程中加入添热剂可以改变水热反应对产物的影响,加入适量冰乙酸有利予链铁氧体的生成和磁性能的提高,但过量的冰乙酸的加入会使最终产物中禽有乙酸根,同时也降低钴铁氧体的磁性能。而在沉淀过程中加入柠檬酸做添加剂则不利于钴铁氧体的生成。采用溶胶凝胶法制备锤取代钴铁氧体的最佳工艺条件为柠檬酸期总金属离子的摩尔比为,值焉瘴露任;其它金属元素的掺杂并没有改变钴铁氧体的相结构,但不同金属元素的掺杂,随着掺杂量的不同,对钴铁氧体的性能影响也各不相同。其中钕和铬冗素的掺杂有利于提高锚铁氧体懿性能,面镉元素的掺杂则不利于提高钴铁氧体的性能。晶石结构的锚铁氧体。讨论了在承熬过程中加入添勰粼对产物割备过程及性能的影喻,并初步探讨了添加剂的影响机理。研究了不同掺杂元素的不同掺杂量对钴铁氧体的影本文的创新点是:首次以废旧锂电池为原料,采用水热法制备出性能优良的具有尖
本文在研究回收废旧锂离子电池的同时,不仅回收了钴这种贵重金属,还考虑了废旧锂离子电池中其它元素,使其资源得到充分合理的利用,并制备出了附加值较高的钻铁氧体产品。本研究为废旧锂离子电池再资源化的工业化生产提供有益的基础数据,具有较高的理论意义和良好的应用前景,对环境保护意义重大,必将产生良好的社会经济关键词:钴铁氧体,废旧锂离子电池,水热法,,并初步探讨了掺杂的机理。效益。
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⒄垢趴黾胺掷董,董。胱拥绯亟峁埂⒉牧献槌杉肮ぷ髟锂离子电池是锂二次电池的一种。锂二次电池是在铿原电池的基础上发展起来的,与传统原电池相比,镬原电渣具有电压高、眈容量大、工作温度范围广、比功率大、放锂二次电池的研究最早开始于世纪~年代的石油危机,当时主要集中在以金属锂及其合金为负极的锾二次电洼体系,由于这种体系存在严重的安全离题和循环寿命问题,没有实现商品化生产,但它对锂二次电池的研究起了极其重要的推动作用。经过近年的探索,用具有石墨结构的碳材料取代金属锂负极,芷极则用锂与过渡金属的复合氧化物,终于在世纪年代末至∞年代初诞生了锂离子电池U庵诛电池循环性能非常优越,同时,碳材料代替活泼的金属锂,明显改善了电池的使用寿命,其安全问题也得到了解决。与传统充放电电池相比,锂离子电池具有许多明显的优点,如:平均放电电压高、比容量大、放电时闻长、质量轻等。锂二次电池的分类:根据温度可分为高温锂离子二次电池和常温锂离子二次电池;根据所用电解质的状态霹分为液体锂离子二次电池、凝胶锂离子二次电池和全固态锂离子二次电池;根据正极材