以废旧锂离子电池正极活性物质为前驱体制备ntc材料

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1、摘要本实验以废旧锂离子电池正极活性物质为前驱体，制备以MnCo204为主晶相的NTC热敏材料。通过正交试验，以草酸盐沉淀物中钴锰摩尔比为考察目标，将硫酸盐溶液浓度、反应pH值、水浴温度、草酸与钴、锰离子摩尔比作为四个参量，研究确定了草酸共沉淀法制备MnCo204前驱体粉末的最佳工艺条件。得到的参量值如下：硫酸盐溶液浓度为O．6mol／L，反应pH值为7．0，水浴温度为50℃，草酸与钴、锰离子摩尔比为2．5：l。通过扫描电镜观测800℃煅烧得到的粉体平均粒径在微米级，颗粒形状接近球形。800℃煅烧、1200℃烧结样品经XRD分析，主晶相为MnC0204，立方全反尖晶石结构，晶格参数a

2、=8．2880。存在第二相(Co，Mn)(Co，Mn)204，四方结构。讨论了热处理和烧结工艺对样品电学性能的影响。采用SEM，XRD等测试手段分析研究了掺杂系统相组成、结构与电学性能之间的关系。详细讨论了锂离子掺杂对尖晶石型钴酸锰性能的影响，探讨了半导体载流子导电机理。微量锂掺杂，Li+取代Co“，形成空穴载流子导电，电导激活能减小，使得室温电阻率和B值减小；锂掺杂量增大，锂在晶粒间界偏析，使P型导电过程受阻，电导激活能升高，导致室温电阻率和B值增大；锂掺杂量进一步增大，产生新相LiMn204。形貌分析和密度测量表明锂的存在，降低了烧成的样品密度。讨论了铝离子掺杂对尖晶石型钴酸锰

3、性能的影响，少量铝掺杂，导致系统室温电阻率和材料常数B值增大，但不改变钴酸锰的负温度系数电阻温度特性。铝掺杂量达到5mol％，钴酸锰系统中产生新相MnAl204。关键词：草酸共沉淀法；钴酸锰；尖晶石；NTC；锂离子电池ABSTRACTNTCmaterialswerepreparedfromcathodicactivesubstanceofspentlithium—ionbatteries．Theoptimumtechnologicalconditionsofpreparingprecursorwereinvestigatedthroughtheorthogonalexperimen

4、ts．IntheCO-precipitationprocessofpreparation，theleadingfactorsthataffectthemolratioofCoMnintheoxalatepercipitatearesulfatesolutionconcentration，pHofthereaction，reactiontemperature，andthemolratioofethanedioicacidtoCo2+andMn”．TheoptimalprocessingparametersaresulfatesolutionconcentrationofO．6mol／

5、L，reactionpHof7．0，reactiontemperatureof50℃andthemolratio。whichis2．5：1，ofethanedioicacidtoCo2+andMn”．Theaverageparticlesizeofpowderwhichsynthesizedat800℃wasobservedbySEM．Thecalcinedpowderkeepsthesphericalshape．Thecompositionandcrystalstructureofthesamplesinteredat1200℃wasinvestigatedbyXRD．Thece

6、ramicssinteredat1200℃arecomposedofMnCo204phasewithcubicspinelstructureand(Co，Mn)(Co，Mn)2O4phasewithtetragonalstructure．Theconditionsofcalcinationandsinteringthataffecttheelectricalcharacteristicofproductswerestudied．TherelationshipsbetweenstructureandelectricalpropertieswereinvestigatedbyXRD，S

7、EMetc．Theelectricalcharacteristicofthemanganesecobaltoxidedopedwithlithiumwasunderdetaileddiscussion．Thechargecarrierconductionmechanicsofsemiconductorwerealsodiscussed．WhenLi+substitutedCo”．conductionofpositiveholeaschargecarrierwasfor