本發(fā)明屬于磁致伸縮材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用廢舊鋰離子電池?fù)诫s鎳制備鎳鈷鐵氧體磁致伸縮材料的方法。

背景技術(shù)：

磁致伸縮材料廣泛用于壓力傳感器和執(zhí)行器方面。常見(jiàn)的是稀土合金超磁致伸縮材料，但由于其成本較高而有一定的應(yīng)用限制。鈷鐵氧體磁致伸縮材料由于其較好的機(jī)械和磁致伸縮性能、高的耐腐蝕性、易加工和低成本的優(yōu)勢(shì)而受到廣泛的關(guān)注。目前鈷鐵氧體主要的合成方法有固相法、化學(xué)共沉淀法、溶膠-凝膠法和水熱法等，合成原料主要是分析純的化學(xué)藥品，研究的內(nèi)容主要集中在合成條件的探討。

近年來(lái)電子技術(shù)的快速發(fā)展導(dǎo)致廢舊鋰離子電池的量不斷攀升，對(duì)環(huán)境的污染日益嚴(yán)重。但廢舊鋰離子電池中鈷元素的含量比在天然礦石或是濃縮的天然礦石中發(fā)現(xiàn)的含量還要高，因此，用廢舊鋰離子電池為原料制備鐵氧體一方面減少了重金屬元素對(duì)環(huán)境造成的污染，另一方面緩解了資源短缺。而采用溶膠-凝膠-微波水熱的合成方法煅燒溫度低，反應(yīng)時(shí)間短，過(guò)程簡(jiǎn)化，制備結(jié)晶速度快，產(chǎn)品粒徑小，純度高。

而利用向廢舊鋰離子電池中摻雜鎳，鎳取代鈷鐵氧體中的一部分鈷離子，能夠從內(nèi)部改變鐵氧體的結(jié)構(gòu)特征，從而修飾其磁性和磁致伸縮性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種利用廢舊鋰離子電池?fù)诫s鎳制備鎳鈷鐵氧體磁致伸縮材料的方法，該方法在2.45ghz的微波條件下通過(guò)控制鎳元素的摻雜量來(lái)調(diào)整產(chǎn)品的性能，并且該方法縮短反應(yīng)時(shí)間，節(jié)約能耗，操作簡(jiǎn)單易行，產(chǎn)品性能優(yōu)良。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案，利用廢舊鋰離子電池?fù)诫s鎳制備鎳鈷鐵氧體磁致伸縮材料的方法，其特征在于具體步驟為：

（1）用含h2o2的摩爾濃度為3.5mol/l的硫酸溶液溶解廢舊鋰離子電池正極材料，調(diào)節(jié)ph使co²⁺、fe³⁺充分沉淀，過(guò)濾；

（2）將步驟（1）中過(guò)濾所得產(chǎn)物再溶解，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)得co²⁺、fe³⁺含量，補(bǔ)充加入coso4、fe2(so4)3和niso4使溶液中co²⁺、ni²⁺與fe³⁺的摩爾比為1-x:x:2，其中x為0.1-0.5；

（3）再加入與總金屬離子摩爾量之比為1:1的檸檬酸，調(diào)節(jié)ph=6.5，于80℃形成凝膠，得到的凝膠于110℃干燥得到干凝膠；

（4）將步驟（3）中所得干凝膠與摩爾濃度為2-12mol/l的氫氧化鈉溶液混合后移入微波水熱反應(yīng)釜中，填充度達(dá)80%，于180-240℃反應(yīng)1.0-2.5h后抽濾，干燥得到nixco1-xfe2o4粉末；

（5）將nixco1-xfe2o4粉末中加入質(zhì)量濃度為8%-10%的聚乙烯醇研磨均勻，在10mpa壓力下壓制成圓柱，先于650℃煅燒6h，再于1450℃煅燒6h，最終制得nixco1-xfe2o4磁致伸縮材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、該方法采用微波加熱的方式從粒子內(nèi)部促進(jìn)其運(yùn)動(dòng)加快，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，極大縮短反應(yīng)所需時(shí)間，提高反應(yīng)效率，減少資源消耗；

2、本發(fā)明制得的nixco1-xfe2o4磁致伸縮材料產(chǎn)品粒徑分布均勻，范圍較窄，在10-20nm之間，并且無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象；

3、本發(fā)明僅通過(guò)調(diào)節(jié)鎳的摻雜量即可控制產(chǎn)品的性能參數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制得的ni0.1co0.9fe2o4磁致伸縮材料的xrd圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制得的ni0.1co0.9fe2o4磁致伸縮材料的磁致伸縮系數(shù)圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制得的ni0.1co0.9fe2o4磁致伸縮材料的磁致伸縮應(yīng)變曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

（1）用含少量h2o2的摩爾濃度為3.5mol/l的硫酸溶液溶解廢舊鋰離子電池正極材料，調(diào)節(jié)ph使co²⁺、fe³⁺充分沉淀，過(guò)濾；

（2）將步驟（1）中過(guò)濾所得產(chǎn)物再溶解，測(cè)得co²⁺、fe³⁺含量，補(bǔ)充加入coso4、fe2(so4)3和niso4使溶液中co²⁺、ni²⁺和fe³⁺的摩爾比為0.9:0.1:2；

（3）再加入與總金屬離子摩爾量之比為1:1的檸檬酸，調(diào)節(jié)ph=6.5，于80℃形成凝膠，得到的凝膠于110℃干燥得到干凝膠；

（4）將步驟（3）中所得干凝膠與摩爾濃度為6mol/l的氫氧化鈉溶液混合后移入100ml微波水熱反應(yīng)釜中，填充度達(dá)80%，于220℃反應(yīng)1.5h后抽濾，干燥得到ni0.1co0.9fe2o4粉末；

（5）將ni0.1co0.9fe2o4粉末中加入質(zhì)量濃度為8%-10%的聚乙烯醇研磨均勻，在10mpa壓力下壓制成圓柱，先于650℃煅燒6h，再于1450℃煅燒6h，最終制得ni0.1co0.9fe2o4磁致伸縮材料。

由圖1可知制得的ni0.1co0.9fe2o4磁致伸縮材料符合鎳鈷鐵氧體的標(biāo)準(zhǔn)圖譜；圖2和圖3是制得的ni0.1co0.9fe2o4磁致伸縮材料的性能參數(shù)，由圖可知制得的ni0.1co0.9fe2o4磁致伸縮材料磁致伸縮系數(shù)最大為120ppm，屬于正常水平，然而其最大應(yīng)變導(dǎo)數(shù)達(dá)到-1.0×10^-9a^-1m以上，達(dá)到了相當(dāng)高的水平，并且這個(gè)最大值對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)比較低，只有40ka/m左右，對(duì)于該磁致伸縮材料的實(shí)際應(yīng)用具有一定的優(yōu)勢(shì)。

實(shí)施例2

（1）用含少量h2o2的摩爾濃度為3.5mol/l的硫酸溶液溶解廢舊鋰離子電池正極材料，調(diào)節(jié)ph使co²⁺、fe³⁺充分沉淀，過(guò)濾；

（2）將步驟（1）中過(guò)濾所得產(chǎn)物再溶解，測(cè)得co²⁺、fe³⁺含量，補(bǔ)充加入coso4、fe2(so4)3和niso4使溶液中co²⁺、ni²⁺和fe³⁺的摩爾比為0.5:0.5:2；

（3）再加入與總金屬離子摩爾量之比為1:1的檸檬酸，調(diào)節(jié)ph=6.5，于80℃形成凝膠，得到的凝膠于110℃干燥得到干凝膠；

（4）將步驟（3）中所得干凝膠與摩爾濃度為2mol/l的氫氧化鈉溶液混合后移入100ml微波水熱反應(yīng)釜中，填充度達(dá)80%，于180℃反應(yīng)1.0h后抽濾，干燥得到ni0.5co0.5fe2o4粉末；

（5）將ni0.5co0.5fe2o4粉末中加入質(zhì)量濃度為8%-10%的聚乙烯醇研磨均勻，在10mpa壓力下壓制成圓柱，先于650℃煅燒6h，再于1450℃煅燒6h，最終制得ni0.5co0.5fe2o4磁致伸縮材料。

實(shí)施例3

（1）用含少量h2o2的摩爾濃度為3.5mol/l的硫酸溶液溶解廢舊鋰離子電池正極材料，調(diào)節(jié)ph使co²⁺、fe³⁺充分沉淀，過(guò)濾；

（2）將步驟（1）中過(guò)濾所得產(chǎn)物再溶解，測(cè)得co²⁺、fe³⁺含量，補(bǔ)充加入coso4、fe2(so4)3和niso4使溶液中co²⁺、ni²⁺和fe³⁺的摩爾比為0.7:0.3:2；

（3）再加入與總金屬離子摩爾量之比為1:1的檸檬酸，調(diào)節(jié)ph=6.5，于80℃形成凝膠，得到的凝膠于110℃干燥得到干凝膠；

（4）將步驟（3）中所得干凝膠與摩爾濃度為12mol/l的氫氧化鈉溶液混合后移入100ml微波水熱反應(yīng)釜中，填充度達(dá)80%，于40℃反應(yīng)2.5h后抽濾，干燥得到ni0.3co0.7fe2o4粉末；

（5）將ni0.3co0.7fe2o4粉末中加入質(zhì)量濃度為8%-10%的聚乙烯醇研磨均勻，在10mpa壓力下壓制成圓柱，先于650℃煅燒6h，再于1450℃煅燒6h，最終制得ni0.3co0.7fe2o4磁致伸縮材料。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理，主要特征和優(yōu)點(diǎn)，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍。