以废旧锂离子电池正极活性物质为前驱体制备NTC材料

本实验以废旧锂离子电池正极活性物质为前驱体,制备以MnCo2O4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MnCo2O4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0.6mol/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2.5:1。 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MnCo2O4,立方全反尖晶石结构,晶格参数a=8.2880?。存在第二相（Co,Mn）(Co,Mn)2O4,四方结构。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Co2+,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LiMn2O4。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MnAl2O4。