以廢舊鎳氫電池正極為原料制備鎳鈷鐵氧體的研究.pdf

1、隨著社會(huì)工業(yè)的發(fā)展，人們生活質(zhì)量的提高，電池的出現(xiàn)為人們的生活提供了巨大的便利。我們所謂的電池，有狹義和廣義之分，狹義上來說電池是將本身儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，廣義上來說是將機(jī)械能以外的能量轉(zhuǎn)換成電能。通常電池包括電極、隔膜、電解液和外殼等4部分組成，其中電極和電解質(zhì)是電池最主要的部分，代表了電池的最基本的組成，存在于各種各樣的電子產(chǎn)品中，是各類電子產(chǎn)品的重要組成部分。我國擁有1400多家電池生產(chǎn)企業(yè)，而且我國也是世界上電池產(chǎn)量最大的國

2、家，同時(shí)中國也是對(duì)電池需求量最大的國家，人們生活的各個(gè)領(lǐng)域都會(huì)看到電池的出現(xiàn)。
　　本文主要討論的是廢舊鎳氫電池，在二十世紀(jì)九十年代，很多國家開始競相發(fā)展一種新型的電池，即為鎳氫電池。它具有高功率、高能量、可循環(huán)充放電、適合大電流放電、污染小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)被譽(yù)為“綠色電池”。鎳氫電池經(jīng)常被用在鎳氫電池組，用于滿足便攜式電子設(shè)備的需要，應(yīng)用于各行各業(yè)中。如:便攜式打印機(jī)、數(shù)碼用品、醫(yī)療器械設(shè)備、通訊設(shè)備及儀器、儀器儀表、移動(dòng)工具、液晶

3、電視機(jī)、電動(dòng)汽車以及電動(dòng)玩具等。現(xiàn)如今，能源日益緊缺，隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的日益成熟，新能源汽車已成為未來消費(fèi)的趨勢。
　　鎳氫電池中含有大量的鎳、鈷、鐵、銅、鋅等金屬元素，同時(shí)也含有鑭、鈰、釹等稀土金屬。鎳氫電池正極材料中不含稀土元素，主要含有鎳、鈷、鐵等金屬元素，本文主要研究的是廢舊鎳氫電池正極材料中有回收價(jià)值的鎳和鈷?，F(xiàn)實(shí)生活中隨著大量廢舊鎳氫電池被丟棄，對(duì)環(huán)境造成的污染也愈加嚴(yán)重。因?yàn)殒嚉潆姵刂械逆嚭外捠莾r(jià)格昂貴的金屬，因此對(duì)

4、廢舊鎳氫電池的再資源化回收利用，具有很大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和重要的環(huán)保意義。從廢舊鎳氫電池正極材料看，回收廢舊鎳氫電池正極材料主要是回收貴重的鎳、鈷元素，其工藝復(fù)雜，分離難度大，它們正是制備鎳鈷鐵氧體的主要原料。在過去的幾十年里人們對(duì)于磁性材料產(chǎn)生了極大的興趣，磁性材料的需求量也大大增加，鎳鈷鐵氧體是一種性能優(yōu)良的永磁材料，耐熱，抗氧化性能較好，其化學(xué)穩(wěn)定性好，飽和磁化強(qiáng)度較高，磁晶各向異性常數(shù)較大，比較廣泛應(yīng)用于垂直記錄材料、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、開關(guān)

5、、致動(dòng)器、傳感器、低損耗磁芯材料、改進(jìn)性能的電磁設(shè)備、磁性靜態(tài)波器件等等。由于鎳鈷鐵氧體應(yīng)用范圍較廣、產(chǎn)品附加值也比較高，所以對(duì)它的研究受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，目前，鎳鈷鐵氧體的制備都是從試劑或現(xiàn)成的化工原料開始，成本較高。因此以廢舊鎳氫電池為原料制備鎳鈷鐵氧體的研究，不僅可以降低成本，更能實(shí)現(xiàn)廢舊鎳氫電池正極材料的再資源化！
　　本文選擇采用無機(jī)酸和有機(jī)酸為溶解劑來探討廢舊鎳氫電池正極材料的溶解性能。利用檸檬酸溶解廢舊鎳氫電池

6、的正極材料的最佳條件，制備納米級(jí)鎳鈷鐵氧體。研究表明:采用硫酸為溶解劑，當(dāng)硫酸初始濃度為3mol/L、液固比8∶1、溶解溫度為85℃，溶解時(shí)間為25min時(shí)，為最佳的溶解條件，鎳鈷的溶解率最高，此時(shí)的溶解率為94.15％;采用檸檬酸為溶解劑，當(dāng)檸檬酸濃度為2mol/L，液固比8∶1，溶解溫度90℃，溶解時(shí)間50min，鎳鈷的溶解率最高，此時(shí)溶解率為84.56％。在最佳溶解條件下，采用微波水熱法，在pH=10，微波消解溫度160℃，反應(yīng)時(shí)

7、間1h的條件下制備性能較好的Ni0.5Co0.5Fe2O4。采用水熱法，pH=10，水熱溫度為140℃，反應(yīng)4h，在分別采用XRD和SEM分析表征產(chǎn)品的晶態(tài)、組成和形貌。得到分散均勻性能良好的納米級(jí)晶體。即為納米級(jí)鎳鈷鐵氧體。
　　本論文的創(chuàng)新點(diǎn):本文分別利用無機(jī)酸和有機(jī)酸為溶解劑，采用單因素和正交試驗(yàn)的方法，分別通過極差分析的方法探究影響廢舊鎳氫電池正極材料的溶解條件。同時(shí)選擇以檸檬酸為溶解劑的最佳條件，分別采用微波水熱法和水熱