作为主要储能装置的锂电池,由于其具有高能量密度、低自放电和环境友好性的特点,被广泛应用于便携式电子设备,如手机、笔记本电脑等领域^[1]。但是废弃的锂电池的处理成为亟待解决的问题。以往采用的简单粗暴的填埋、焚烧等处理方式对土壤、空气和水质会产生较为严重的污染^[2-4]。除此之外,废旧锂电池中含有大量金属元素,例如Co、Li、Fe等,其中Co元素的质量分数甚至可以达到5-20%^[4],因此,妥善处理报废的锂电池不仅避免环境污染,还能有效回收利用有价值的金属元素。废旧锂离子电池的资源化技术的研究主要从两个方面展开的:一是在高温条件下将废电池中的金属元素以金属单质或者金属氧化物的形式提炼出来;二是在常温下利用湿法冶金的方法将废旧锂电池中的金属元素转化成铁氧体材料。其中,钴铁氧体材料硬度大、化学稳定性好、具有较高的饱和磁化强度（M_s）,被广泛的应用于录像设备、磁共振造影剂、传感器等领域。近些年本课题组探究了利用废旧锂电池为原料制备钴铁氧体或掺杂铁氧体的条件,包括PH、烧结温度和时间,并对其磁致伸缩性能进行了研究。本论文利用废旧锂电池中正极材料的金属元素,补充加入一定比例的化学辅助试剂,合成掺杂钴铁氧体材料,探究了掺杂不同种元素和不等的掺杂量对钴铁氧体的结构和性能的影响。利用XRD、FE-SEM、TEM、XPS、VSM、及磁致伸缩探测仪等测试手段对制备的样品进行表征,分析微观结构,调整掺杂元素种类和含量,使钴铁氧体材料更适用于磁应力传感器和执行器装置等应用。论文的主要研究内容及结果如下:（1）锌掺杂钴铁氧体是尖晶石结构的晶体,与CoFe₂O₄相比,微观结构和形貌发生了变化,因此,性质发生了明显的变化。这主要是由于Zn²⁺的掺杂,导致晶粒尺寸、净磁矩和尖晶石结构中的A-O-B超交换作用发生了变化。当有Zn²⁺掺杂时,样品的最大磁致伸缩系数整体上呈递减趋势,主要是由于磁各向异性的减弱。磁致伸缩应变导数的最大值整体上呈递增趋势,这主要是由最大磁致伸缩系数和磁各向异性共同影响的^[5]。Zn²⁺含量为0.4时,样品的最大磁致伸缩系数（λ_s）、最大应变导数(（dλ/dH）_max)及其对应的磁场强度（H）分别是-134.8 ppm、-2.12×10^-9 A^-1m和20.0KA/m,即应变导数在较低的磁场强度下取得最大值,使用该样品制备而成的器件在非接触式传感器和执行器方面的应用中可能更具优势。（2）富钴铁氧体具有与纯CoFe₂O₄不同的微晶尺寸和晶格参数。利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）观察烧结样品截面的形貌;通过X射线光电子能谱（XPS）研究尖晶石结构的阳离子氧化态和阳离子分布状况。Co含量不同时,由于样品的微观结构和形貌发生改变,导致性能也发生显著变化。随着钴含量的增加,样品的M_s和λ_s先增大后减小,其最大值分别为134.8ppm和85.79emu/g。考虑到样品的磁致伸缩系数和应变灵敏度的变化趋势不同,样品的磁致伸缩性能通过将上述两个参数之间的乘积定义为“品质因数”来量化。Co_1+xFe_2-2x/3O₄（x=0.15）样品具有最大的品质因数（301.52）,因此该样品具备更佳的磁致伸缩性能。（3）样品的M_s的变化受掺杂离子的自旋磁矩和晶粒尺寸的影响,样品的矫顽力是由磁晶各向异性决定的。掺杂锌的富钴铁氧体样品（CFO-Zn）的饱和磁化强度和矩形比较大,具备更好地磁性能,该样品的饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力分别是84.52emu/g、3.96emu/g、35.96KA/m。所有样品的磁致伸缩系数主要集中在-131ppm至-160ppm之间,样品Co_1.06Fe_1.96O₄的λ_s为158ppm,主要由A-O-B之间的磁性超交换作用以及磁各向异性影响。掺杂样品的应变导数极值普遍比纯钴铁氧体的要大,样品Co_1.06Ho_0.03Fe_1.93O₄的（dλ/dH）_max值为-2.06×10^-9m/A,该极值对应的磁场强度仅为23.54KA/m。样品Co_1.06Fe_1.96O₄的品质因数最大为271.5,这种产品在磁致伸缩传感器和制动器方面的应用中是非常有潜力的。本文为废旧锂电池回收利用的研究提供了有效途径,对环境友好型经济的发展具有重要意义。