[发明专利]利用废旧锂离子电池制备稀土掺杂钴铁氧体磁致伸缩材料的方法

摘要

本发明公开了一种利用废旧锂离子电池制备稀土掺杂钴铁氧体磁致伸缩材料的方法，属于废弃物再资源化利用和磁致伸缩材料的合成技术领域。本发明的技术方案要点为废旧锂离子电池拆分、酸浸，充分沉淀正极材料中的Co2+和Fe3+；将沉淀物用硝酸溶解，补充加入化学计量比的硝酸钴、硝酸铁和稀土硝酸盐，再加入柠檬酸，调节pH进行溶胶‑凝胶过程；将凝胶干燥后加入乙醇点燃进行自蔓延燃烧得到CoRExFe2‑xO4粉末；CoRExFe2‑xO4粉末加入聚乙烯醇溶液压制成圆柱，650℃煅烧6h冷却，1450℃烧结6h制得稀土掺杂钴铁氧体磁致伸缩器件。本发明二次利用废旧锂离子电池，降低环境污染，缓解资源短缺，合成方法操作简单，周期较短，节约能耗，制得的CoRExFe2‑xO4性能优良。

主权项

利用废旧锂离子电池制备稀土掺杂钴铁氧体磁致伸缩材料的方法，其特征在于具体步骤为：（1）将拆分后的废旧锂离子电池正极材料溶解在含H2O2的摩尔浓度为3.5mol/L的硫酸溶液中，用氨水调节溶液的pH值使Co2+和Fe3+充分沉淀，过滤、洗涤得到固体沉淀物；（2）将步骤（1）得到的固体沉淀物溶解于硝酸溶液中，再向溶液中补充加入Co(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O和RE(NO3)3·6H2O使溶液中Co2+、RE3+和Fe3+的摩尔比为1:x:2‑x，其中RE为Nd、Ce或Pr，x=0.025‑0.1，再加入柠檬酸使其与金属离子总摩尔量之比为1:1，充分搅拌并升温至60℃，待固体完全溶解后加入氨水调节混合体系的pH=6.5，继续升温至80℃并持续搅拌进行凝胶，直至凝胶形成后转移至烘干箱中于110℃干燥48h得到干凝胶；（3）将步骤（2）得到的干凝胶用乙醇点燃，开始自蔓延燃烧，将燃烧后的产物放入玛瑙研钵中研磨得到稀土掺杂钴铁氧体粉末；（4）将步骤（3）得到的稀土掺杂钴铁氧体粉末中加入质量浓度为8%‑10%的聚乙烯醇，研磨均匀，在10MPa压力下压制成圆柱样品；（5）将步骤（4）压制成的圆柱样品在马弗炉中以5℃/s的升温速率升温至650℃煅烧6h，然后冷却至室温得到初始样品；（6）将步骤（5）得到的初始样品再以5℃/s的升温速率升温至1450℃煅烧6h，降温后得到稀土掺杂钴铁氧体磁致伸缩器件。