JP2015040138A - Method for removing sulfate radical from manganese oxide - Google Patents

Method for removing sulfate radical from manganese oxide Download PDF

Info

Publication number
JP2015040138A
JP2015040138A JP2013170639A JP2013170639A JP2015040138A JP 2015040138 A JP2015040138 A JP 2015040138A JP 2013170639 A JP2013170639 A JP 2013170639A JP 2013170639 A JP2013170639 A JP 2013170639A JP 2015040138 A JP2015040138 A JP 2015040138A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manganese
acid
manganese oxide
sulfate radicals
sulfate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013170639A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
三貴 山下
Miki Yamashita
三貴 山下
敬浩 松永
Takahiro Matsunaga
敬浩 松永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tosoh Corp filed Critical Tosoh Corp
Priority to JP2013170639A priority Critical patent/JP2015040138A/en
Publication of JP2015040138A publication Critical patent/JP2015040138A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for removing sulfate radicals which is a method for reducing sulfate radicals by washing, and easily reduces sulfate radicals from manganese oxides containing several percentages by weight of sulfate radicals to a level required for being used as a manganese source of a lithium-manganese composite oxide in comparison with conventional methods without causing the composition change of the manganese oxides.SOLUTION: In a method for removing sulfate radicals, water, manganese oxides, and at least one salt selected from the group consisting of zinc amalgam, ascorbic acid, sulfurous acid, ethylenediaminetetraacetic acid 2 aconitic acid, erythorbic acid, formic acid, dibutylhydroxytoluene, oxalic acid dihydrate, diisobutylaluminium hydride, sodium borohydride tocopherol, and sulfur dioxide are mixed with each other.

Description

本発明は、マンガン酸化物からの硫酸根の除去方法に関する。より詳しくは、洗浄による、硫酸マンガンを原料とするマンガン酸化物からの硫酸根の除去方法及び、マンガン酸化物の洗浄方法に関する。   The present invention relates to a method for removing sulfate radicals from manganese oxide. More specifically, the present invention relates to a method for removing sulfate radicals from manganese oxide using manganese sulfate as a raw material by washing, and a method for washing manganese oxide.

リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用されるリチウムマンガン系複合酸化物のマンガン源として、各種マンガン酸化物が提案されている。そのコスト、入手容易性、及び取扱い容易性から、工業的には、硫酸マンガンを出発原料としたマンガン酸化物がリチウムマンガン系複合酸化物のマンガン源として広く使用されている。   Various manganese oxides have been proposed as manganese sources for lithium manganese composite oxides used as positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries. Due to its cost, availability, and ease of handling, manganese oxides starting from manganese sulfate are widely used industrially as manganese sources for lithium manganese composite oxides.

このようなマンガン酸化物及びこれをマンガン源とするリチウムマンガン系複合酸化物は、出発原料由来の硫酸根(SO)を数重量%含有する。しかしながら、硫酸根はリチウムイオン二次電池の電池反応を阻害するため、電池反応を阻害しない0.5重量%以下程度に硫酸根を低減する必要がある。 Such a manganese oxide and a lithium manganese composite oxide using this as a manganese source contain several weight percent of sulfate radicals (SO 4 ) derived from the starting material. However, since the sulfate radical inhibits the battery reaction of the lithium ion secondary battery, it is necessary to reduce the sulfate radical to about 0.5% by weight or less that does not inhibit the battery reaction.

リチウムマンガン系複合酸化物が含有する硫酸根の低減のため、硫酸マンガンからの硫酸根の取込みを抑制したマンガン酸化物の製造方法が開示されている(特許文献1)。例えば、特許文献1では、硫酸マンガンを出発原料として水酸化マンガンを得、これを酸化した後に、特定流量で硫酸マンガンを添加しながら得られた四三酸化マンガンが報告されている。当該四三酸化マンガンは硫黄濃度が0.001重量%(硫酸根濃度で0.003重量%)と低いものであった。   In order to reduce the sulfate radicals contained in the lithium manganese composite oxide, a method for producing a manganese oxide in which the incorporation of sulfate radicals from manganese sulfate is suppressed is disclosed (Patent Document 1). For example, Patent Document 1 reports manganese trioxide obtained by adding manganese sulfate at a specific flow rate after obtaining manganese hydroxide using manganese sulfate as a starting material and oxidizing it. The trimanganese tetroxide had a low sulfur concentration of 0.001% by weight (a sulfate group concentration of 0.003% by weight).

しかしながら、出発原料の硫酸マンガンからの硫酸根の取込みを抑制するマンガン酸化物は、これを得るための反応工程が複雑になりやすく、更には、反応条件の微細な制御が必要となる。そのため、特許文献1に代表される、マンガン酸化物の製造時に硫酸根の取込みを抑制する方法は、製造設備が複雑化する傾向にあった。   However, manganese oxides that suppress the uptake of sulfate radicals from the starting material manganese sulfate tend to complicate the reaction process for obtaining this, and further requires fine control of the reaction conditions. For this reason, the method represented by Patent Document 1 for suppressing the uptake of sulfate radicals during the production of manganese oxide tends to complicate the production equipment.

より簡便で工業的な硫酸根の低減方法として、製造後のマンガン酸化物に各種の処理をすることで、これに含まれる硫酸根を除去する方法が報告されている。例えば、SO含有率0.6重量%の二酸化マンガンを800℃以上の高温で焼成することで、その硫酸根を除去する方法や(特許文献2)、二酸化マンガンを純水で洗浄した後、これを熱処理し、二酸化マンガンを三酸化二マンガンにすることで、硫酸根を0.3重量%まで低減する方法(特許文献3)、更には硫酸根を1.1重量%含有する二酸化マンガンを、温水や希薄アンモニア水で洗浄硫酸根を除去する方法(特許文献4)が報告されている。 As a more simple and industrial method for reducing sulfate radicals, a method for removing sulfate radicals contained therein by variously treating the manganese oxide after production has been reported. For example, by firing manganese dioxide having an SO 4 content of 0.6% by weight at a high temperature of 800 ° C. or higher, a method for removing the sulfate radical (Patent Document 2), after washing manganese dioxide with pure water, By heat-treating this to make manganese dioxide into dimanganese trioxide, a method of reducing sulfate radicals to 0.3% by weight (Patent Document 3), and further, manganese dioxide containing 1.1% by weight of sulfate radicals. A method (Patent Document 4) for removing washing sulfate radicals with warm water or dilute ammonia water has been reported.

また、熱処理を伴わず、硫酸以外の酸と処理することで、電解二酸化マンガンの硫酸根を0.3重量%まで低減する方法が報告されている(特許文献5)。   Moreover, the method of reducing the sulfate radical of electrolytic manganese dioxide to 0.3 weight% by processing with acids other than a sulfuric acid without heat processing is reported (patent document 5).

特開2004−292264号公報JP 2004-292264 A 特開平11−147841号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-147841 特開2008−156162号公報JP 2008-156162 A 特開2001−155734号公報JP 2001-155734 A 特開2002−056847号公報JP 2002-056847 A

熱処理による硫酸根の除去方法は、熱分解によるマンガン酸化物の組成変化を伴う。これに加え、熱処理に必要とされる設備は大型かつ複雑化しやすい。そのため、工業的には熱処理を伴わずに、硫酸根が除去する方法であることが好ましい。   The method for removing sulfate radicals by heat treatment involves a change in the composition of manganese oxide due to thermal decomposition. In addition, the equipment required for heat treatment is large and easily complicated. Therefore, industrially, it is preferable that the sulfate radical is removed without heat treatment.

更に、酸洗浄など洗浄により所望の量まで硫酸根除去を行う場合、多量の洗浄液で長時間洗浄することが必要となる。長時間の洗浄により、硫酸根の除去は促進される。その一方、洗浄液との接触によって、マンガン酸化物は部分的に反応し、その組成が不均一になる場合があった。   Furthermore, when removing sulfate radicals to a desired amount by washing such as acid washing, it is necessary to wash with a large amount of washing liquid for a long time. Long-term washing facilitates the removal of sulfate radicals. On the other hand, the manganese oxide partially reacts due to contact with the cleaning liquid, and the composition may become non-uniform.

さらに、硫酸根はできる限り除去することが好ましい。しかしながら、除去処理を施すほど、得られるマンガン酸化物の製造コストが高くなる。リチウムマンガン系複合酸化物のマンガン源としてのマンガン酸化物は、製造コストの上昇を抑えながら、当該用途に使用するために必要最低限の硫酸根を除去する方法が求められている。   Furthermore, it is preferable to remove the sulfate radical as much as possible. However, the more the removal treatment is performed, the higher the production cost of the resulting manganese oxide. A manganese oxide as a manganese source of a lithium manganese composite oxide is required to have a method for removing a minimum sulfate group for use in the application while suppressing an increase in production cost.

本発明では、硫酸根を低減する方法の中でも特に洗浄による硫酸根の除去方法であって、数重量%の硫酸根を含有するマンガン酸化物から、マンガン酸化物の組成変化を伴わず、なおかつ、従来よりも簡便に、リチウムマンガン系複合酸化物のマンガン源として供するに必要な程度まで硫酸根を低減する方法を提供することを目的とする。   In the present invention, among the methods for reducing sulfate radicals, in particular, a sulfate radical removal method by washing, from manganese oxide containing several weight% of sulfate radicals, without any change in the composition of manganese oxide, and It is an object of the present invention to provide a method for reducing sulfate radicals to a level necessary for serving as a manganese source of a lithium manganese composite oxide more simply than before.

本発明者等は、数重量%の硫酸根を含有するマンガン酸化物から、熱処理を伴なわずに硫酸根を除去する方法について検討した。その結果、微量の添加剤を含んだ水溶液を使用することで、長時間の洗浄を行ってもマンガン酸化物の組成を変化させずに硫酸根の低減ができることを見出し、本発明を完成した。   The present inventors have studied a method for removing sulfate radicals from manganese oxides containing several weight percent of sulfate radicals without heat treatment. As a result, it was found that by using an aqueous solution containing a small amount of an additive, sulfate radicals can be reduced without changing the composition of the manganese oxide even after long-time washing, and the present invention has been completed.

以下、本発明について説明する。   The present invention will be described below.

本発明は、亜鉛アマルガム、アスコルビン酸、亜硫酸、エチレンジアミン四酢酸2アコニット酸、エリソルビン酸、ジブチルヒドロキシトルエン、シュウ酸二水和物、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ホウ素ナトリウムトコフェロール、及び二酸化硫黄の群から選ばれる少なくとも1種の塩(以下、「処理剤」とする。)、水及びマンガン酸化物を混合する、硫酸根の除去方法である。これにより、マンガン酸化物の組成が変化することなく、硫酸根の除去が進行する。   The present invention is from the group of zinc amalgam, ascorbic acid, sulfurous acid, ethylenediaminetetraacetic acid 2aconitic acid, erythorbic acid, dibutylhydroxytoluene, oxalic acid dihydrate, diisobutylaluminum hydride, sodium tocopherol borohydride, and sulfur dioxide. This is a method for removing sulfate radicals by mixing at least one selected salt (hereinafter referred to as “treatment agent”), water and manganese oxide. Thereby, removal of a sulfate radical advances, without a composition of manganese oxide changing.

本発明は硫酸根(SO)を含有するマンガン酸化物から、硫酸根を除去する方法である。そのため、本発明の方法に供するマンガン酸化物は、一定量の硫酸根を含有する。このようなマンガン酸化物として、硫酸根を0.6重量%以上4重量%以下、更には0.6重量%以上2重量%以下、また更には0.6重量%以上1重量%以下含有するマンガン酸化物が挙げられる。 The present invention is a method for removing sulfate radicals from manganese oxides containing sulfate radicals (SO 4 ). Therefore, the manganese oxide used for the method of the present invention contains a certain amount of sulfate radical. As such a manganese oxide, a sulfate group is contained in an amount of 0.6 wt% to 4 wt%, further 0.6 wt% to 2 wt%, and further 0.6 wt% to 1 wt%. A manganese oxide is mentioned.

なお、本発明において硫酸根の含有量(重量%)は、マンガン酸化物の重量に対する硫酸根の重量の割合である。   In the present invention, the sulfate radical content (% by weight) is the ratio of the sulfate radical weight to the manganese oxide weight.

本発明の除去方法に供するマンガン酸化物は、上記の硫酸根を含有するマンガン酸化物であればよく、硫酸マンガンを原料とするマンガン酸化物を挙げることができる。さらに、マンガン酸化物は二酸化マンガン(MnO)、三二酸化マンガン(Mn)及び四三酸化マンガン(Mn)の群から選ばれるいずれか1種以上であることが好ましく、四三酸化マンガンであることがより好ましい。 The manganese oxide used for the removal method of the present invention may be a manganese oxide containing the above sulfate group, and examples thereof include manganese oxide using manganese sulfate as a raw material. Furthermore, the manganese oxide is preferably at least one selected from the group consisting of manganese dioxide (MnO 2 ), manganese trioxide (Mn 2 O 3 ), and trimanganese tetraoxide (Mn 3 O 4 ). More preferably, it is manganese trioxide.

マンガン酸化物は、任意の形状で本発明の除去方法に供することができる。硫酸根の除去効率を高くするため、マンガン酸化物は、粉末状、更には体積平均粒子径で1〜50μmの粉末状でこれに供することが好ましい。   Manganese oxide can be subjected to the removal method of the present invention in any shape. In order to increase the efficiency of removing sulfate radicals, the manganese oxide is preferably used in a powder form, and further in a powder form having a volume average particle diameter of 1 to 50 μm.

本発明の除去方法に供するマンガン酸化物はリチウムマンガン系複合酸化物のマンガン源として使用できれば、硫酸根以外の物性は任意である。   As long as the manganese oxide used in the removal method of the present invention can be used as a manganese source of the lithium manganese composite oxide, the physical properties other than the sulfate radical are arbitrary.

例えば、表面積がBET比表面積として0.5〜5.0m/g、密度がタップ密度として1.3〜2.6g/cm、平均粒子径が1.0〜50μmを挙げることができる。 For example, the surface area may be 0.5 to 5.0 m 2 / g as the BET specific surface area, the density may be 1.3 to 2.6 g / cm 3 as the tap density, and the average particle size may be 1.0 to 50 μm.

ここで、「タップ密度」とは、粉末を充填した容器をタッピングし、その体積変化がなくなるまでタッピングをした後の粉末の嵩密度である。そのため、粉末を加圧成形した際の密度、いわゆるプレス密度とは異なる値である。   Here, the “tap density” is the bulk density of the powder after tapping the container filled with the powder and tapping until the volume of the container disappears. Therefore, it is a value different from the density when the powder is pressure-molded, so-called press density.

本発明は、処理剤として、亜鉛アマルガム、アスコルビン酸、亜硫酸、エチレンジアミン四酢酸2アコニット酸、エリソルビン酸、ジブチルヒドロキシトルエン、シュウ酸二水和物、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ホウ素ナトリウムトコフェロール、及び二酸化硫黄の群から選ばれる少なくとも1種の塩を使用する。硫酸根の除去効率をより高くする観点より、処理剤はアスコルビン酸、亜硫酸及びエリソルビン酸の群から選ばれる少なくとも1種の塩であることが好ましく、亜硫酸又はエリソルビン酸の少なくともいずれかの塩であることが好ましい。これらの処理剤は、固体状、更には粉末状で供することができる。そのため、硫酸根の除去処理中に、処理剤の揮発等がほとんどないため、安定した一定の雰囲気下で硫酸根の除去処理ができる。   In the present invention, zinc amalgam, ascorbic acid, sulfurous acid, ethylenediaminetetraacetic acid 2-aconitic acid, erythorbic acid, dibutylhydroxytoluene, oxalic acid dihydrate, diisobutylaluminum hydride, sodium borohydride tocopherol, and dioxide At least one salt selected from the group of sulfur is used. From the viewpoint of increasing the efficiency of removing sulfate radicals, the treating agent is preferably at least one salt selected from the group of ascorbic acid, sulfurous acid and erythorbic acid, and is at least one salt of sulfurous acid or erythorbic acid. It is preferable. These treatment agents can be provided in a solid form or in a powder form. Therefore, since there is almost no volatilization of the treatment agent during the sulfate radical removal treatment, the sulfate radical removal treatment can be performed in a stable and constant atmosphere.

処理剤として使用する塩は、アルカリ金属塩、更には無機酸のナトリウム塩又はカリウム塩を挙げることができる。   Examples of the salt used as the treating agent include alkali metal salts, and further, sodium salts or potassium salts of inorganic acids.

本発明の除去方法では、処理に供するマンガン酸化物中のマンガンに対して、2mol%以上、更には10mol%以上、また更には30mol%以上の処理剤を用いることが好ましい。マンガン酸化物に対する処理剤の割合が多いほどマンガン酸化物の組成変化を抑制する効果が大きいが、処理剤は処理に供するマンガン酸化物の50mol%以下、更には40mol%以下であればよい。   In the removal method of the present invention, it is preferable to use a treatment agent of 2 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, and even more preferably 30 mol% or more based on manganese in the manganese oxide to be treated. The greater the proportion of the treatment agent relative to the manganese oxide, the greater the effect of suppressing the change in the composition of the manganese oxide. However, the treatment agent may be 50 mol% or less, further 40 mol% or less of the manganese oxide subjected to the treatment.

硫酸根の除去の効率化の観点からは、処理剤及びマンガン酸化物と混合する水は硫酸根を実質的に含まないものが好ましく、実質的にアニオンやカチオンを含まないことが好ましく、純水であることが好ましい。しかしながら、純水など不純物を含まない水を使用する除去方法は製造コストが高くなりやすい。そのため、本発明で使用する水は、カチオンを0.001重量%以上、更には0.003重量%以上、また更には0.004重量%以上含んでいてもよい。これにより、本発明に供する水の前処理コストが抑制できる。   From the viewpoint of improving the efficiency of removing sulfate radicals, the water mixed with the treating agent and the manganese oxide is preferably substantially free of sulfate radicals, preferably substantially free of anions and cations, and pure water. It is preferable that However, the removal method using water that does not contain impurities such as pure water tends to increase the manufacturing cost. Therefore, the water used in the present invention may contain cations of 0.001% by weight or more, further 0.003% by weight or more, and further 0.004% by weight or more. Thereby, the pre-processing cost of the water provided to this invention can be suppressed.

本発明の除去方法では、処理に供するマンガン酸化物の重量の10倍以上、更には15倍以上、また更には20倍以上の水を用いることが好ましい。使用する水の量が多いほど硫酸根の除去効果は大きくなるが、水はマンガン酸化物の重量の50倍以下、更には30倍以下であれば、本発明の除去方法による処理後のマンガン酸化物がリチウムマンガン系複合酸化物のマンガン源として使用できる程度の硫酸根の含有量、例えば硫酸根濃度が0.5重量%以下となる。   In the removal method of the present invention, it is preferable to use 10 times or more, more preferably 15 times or more, and even 20 times or more of the weight of the manganese oxide to be treated. The greater the amount of water used, the greater the effect of removing sulfate radicals. However, if the water is 50 times or less, more preferably 30 times or less the weight of manganese oxide, manganese oxidation after treatment by the removal method of the present invention The content of sulfate radicals such that the product can be used as a manganese source of the lithium manganese composite oxide, for example, the sulfate radical concentration is 0.5% by weight or less.

本発明の除去方法は、処理剤、水及びマンガン酸化物を混合すればよい。混合方法は任意であり、例えば、マンガン酸化物、水及び処理剤を同時に混合する方法、マンガン酸化物と水を混合してスラリーを得、これに処理剤を混合する方法や、更には、処理剤と水を混合して除去溶液とし、これをマンガン酸化物と混合する方法が挙げられる。   In the removing method of the present invention, the treating agent, water and manganese oxide may be mixed. The mixing method is arbitrary. For example, a method in which manganese oxide, water and a treatment agent are mixed simultaneously, a method in which manganese oxide and water are mixed to obtain a slurry, and a treatment agent is mixed therewith, and further, a treatment An example is a method in which an agent and water are mixed to form a removal solution, which is mixed with manganese oxide.

処理剤は塩であるため、本発明の除去方法では、6を超えるpHで処理を行うことができる。処理中の液性が強い酸性とならないことで、マンガン酸化物の反応がより一層抑制された条件で、硫酸根の除去処理ができる。かかる理由より、本発明の除去方法は、pH7以上10以下で行うことが好ましく、pH7以上9以下で行うことがより好ましい。   Since the treatment agent is a salt, the removal method of the present invention can carry out the treatment at a pH exceeding 6. Since the liquid property during the treatment does not become strongly acidic, the sulfate radical removal treatment can be performed under the condition that the reaction of the manganese oxide is further suppressed. For this reason, the removal method of the present invention is preferably performed at a pH of 7 to 10, more preferably at a pH of 7 to 9.

本発明の除去方法では、温度が高いほど硫酸根の除去効率が高くなる。そのため、処理温度は40℃以上、更には60℃以上であることが好ましい。一方、温度が高くなりすぎると水が蒸発しやすくなる。そのため、処理温度は90℃未満、更には80℃以下、また更には70℃以下であればよい。   In the removal method of the present invention, the higher the temperature, the higher the sulfate radical removal efficiency. Therefore, the treatment temperature is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher. On the other hand, if the temperature becomes too high, water tends to evaporate. Therefore, the treatment temperature may be less than 90 ° C., further 80 ° C. or less, and further 70 ° C. or less.

本発明の除去方法では、除去処理中の雰囲気における、標準水素電極に対する酸化還元電位(以下、「ORP」とする。)が300mV未満、更には250mV以下となる。ORPがこの範囲であることも、マンガン酸化物の化学組成の変化が抑制される理由のひとつと考えられる。   In the removal method of the present invention, the oxidation-reduction potential (hereinafter referred to as “ORP”) with respect to the standard hydrogen electrode in the atmosphere during the removal treatment is less than 300 mV, and further 250 mV or less. The ORP within this range is also considered to be one of the reasons that the change in the chemical composition of the manganese oxide is suppressed.

本発明により、数重量%の硫酸根を含有するマンガン酸化物から、従来よりも簡便、かつ、マンガン酸化物の組成変化を伴わずに、硫酸根を低減する方法を提供することができる。さらに、本発明はマンガン酸化物の洗浄方法として供することもできる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method for reducing sulfate radicals from manganese oxides containing several weight percent of sulfate radicals more easily than before and without changing the composition of the manganese oxide. Furthermore, the present invention can also be used as a method for cleaning manganese oxide.

本発明の除去方法により、マンガン酸化物に含まれる硫酸根は処理前の硫酸根と比べ30%以上、更には40%以上、また更には50%以上低減する。   By the removal method of the present invention, the sulfate group contained in the manganese oxide is reduced by 30% or more, further 40% or more, and further 50% or more compared to the sulfate group before the treatment.

さらには、本発明の除去方法においては、マンガン酸化物が反応しない。そのため、本発明の除去方法を1時間以上、更には3時間以上施した後であっても、その前後において、マンガン酸化物の化学組成が変化しない。   Furthermore, manganese oxide does not react in the removal method of the present invention. Therefore, the chemical composition of the manganese oxide does not change before and after the removal method of the present invention is applied for 1 hour or more, further 3 hours or more.

さらに、本発明のマンガン酸化物の洗浄方法に硫酸根の少ないマンガン酸化物が得られる。当該マンガン酸化物は、リチウムマンガン系複合酸化物のマンガン原料として適している。   Furthermore, the manganese oxide cleaning method of the present invention provides a manganese oxide having a low sulfate radical. The manganese oxide is suitable as a manganese raw material for a lithium manganese composite oxide.

合成例の四三酸化マンガンの走査型電子顕微鏡観察図(図中スケールは1μm)Scanning electron microscope image of the synthetic trimanganese tetraoxide (scale in the figure is 1 μm) 実施例1の処理後のマンガン酸化物の走査型電子顕微鏡観察図(図中スケールは1μm)Scanning electron microscope observation of the manganese oxide after the treatment of Example 1 (scale in the figure is 1 μm) 比較例1の処理後のマンガン酸化物の走査型電子顕微鏡観察図(図中スケールは1μm)Scanning electron microscope image of the manganese oxide after treatment in Comparative Example 1 (scale in the figure is 1 μm)

次に、実施例を示して本発明を説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Next, an Example is shown and this invention is demonstrated. However, the present invention is not limited to these examples.

(組成分析)
試料を塩酸溶液に溶解し、測定溶液として当該測定溶液をICP分光分析により測定した。ICP発光分析には市販のICP分光分析装置(商品名:ICP 3000DV,パーキンエルマージャパン製)を用いた。
(Composition analysis)
A sample was dissolved in a hydrochloric acid solution, and the measurement solution was measured by ICP spectroscopic analysis as a measurement solution. A commercially available ICP spectroscopic analyzer (trade name: ICP 3000 DV, manufactured by PerkinElmer Japan) was used for the ICP emission analysis.

得られた測定結果より、マンガン濃度及び硫酸根濃度を求めた。   The manganese concentration and the sulfate radical concentration were determined from the obtained measurement results.

(X線回折測定)
試料の結晶相を粉末X線回折によって測定した。測定は一般的なX線回折装置で測定した。線源にはCuKα線(λ=1.5405Å)を用い、測定モードはステップスキャン、スキャン条件は毎秒0.04°、計測時間は3秒、および測定範囲は2θとして5°から80°の範囲で測定した。
(X-ray diffraction measurement)
The crystal phase of the sample was measured by powder X-ray diffraction. The measurement was performed with a general X-ray diffractometer. A CuKα ray (λ = 1.5405 mm) is used as the radiation source, the measurement mode is step scan, the scan condition is 0.04 ° per second, the measurement time is 3 seconds, and the measurement range is 2 ° to 5 ° to 80 °. Measured with

四三酸化マンガンのJCPDSパターンのNo.24734の粉末X線回折パターンとして、得られた粉末X線回折パターンとの比較し、これを同定した。   No. of JCPDS pattern of trimanganese tetraoxide The powder X-ray diffraction pattern of 24734 was compared with the obtained powder X-ray diffraction pattern and identified.

(走査型電子顕微鏡写真)
一般的な走査型電子顕微鏡(JEOL製)を用いて試料を観察した。
(Scanning electron micrograph)
The sample was observed using a general scanning electron microscope (manufactured by JEOL).

合成例
純水500mLを80℃に加温した後、ORPが100±20mVになる様に空気を吹き込みながら、原料液を混合することで四三酸化マンガンを晶析させた反応スラリーを得た。原料液は、2mol/Lの硫酸マンガン水溶液、及び、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を使用した。
Synthesis Example After heating 500 mL of pure water to 80 ° C., a reaction slurry in which trimanganese tetraoxide was crystallized was obtained by mixing the raw material liquid while blowing air so that the ORP was 100 ± 20 mV. The raw material solution used was a 2 mol / L manganese sulfate aqueous solution and a 2 mol / L sodium hydroxide aqueous solution.

なお、硫酸マンガン水溶液は一定の速度で連続的に純水に添加し、一方、水酸化ナトリウム水溶液は、反応スラリーのpHが7.0で一定となるように適宜添加した。   The manganese sulfate aqueous solution was continuously added to pure water at a constant rate, while the sodium hydroxide aqueous solution was appropriately added so that the pH of the reaction slurry was constant at 7.0.

反応スラリーの全量が1Lとなるように、反応スラリーの抜液と原料液の添加を連続的に行った。反応スラリーを回収、ろ過、洗浄して生成物を得た。得られた生成物を100℃で乾燥して四三酸化マンガンを得た。当該四三酸化マンガンの硫酸根含有量は0.8重量%であった。   The reaction slurry was continuously discharged and the raw material solution was added so that the total amount of the reaction slurry was 1 L. The reaction slurry was recovered, filtered and washed to obtain a product. The obtained product was dried at 100 ° C. to obtain trimanganese tetraoxide. The sulfate group content of the manganese trioxide was 0.8% by weight.

得られた四三酸化マンガンの電子顕微鏡観察図を図1に示す。   The electron microscopic observation figure of the obtained trimanganese tetraoxide is shown in FIG.

実施例1
合成例で得られた混合反応スラリーを固液分離し、固相として四三酸化マンガンを得た。得られた四三酸化マンガンの硫酸根は0.8重量%であった。
Example 1
The mixed reaction slurry obtained in the synthesis example was subjected to solid-liquid separation to obtain trimanganese tetraoxide as a solid phase. The resulting sulfate group of trimanganese tetraoxide was 0.8% by weight.

当該四三酸化マンガン15gに、水及びエルソルビン酸ナトリウムを添加した後、これを温度60℃で撹拌しながら硫酸根の除去処理を行った。除去処理において、水は、カチオン濃度が0.004重量%、pH=7.7であり、水に含まれるカチオンのうち、濃度が1重量ppm以上のカチオンはナトリウムイオン、珪素イオン、カリウムイオン、及びカルシウムイオンであった。   After adding water and sodium elsorbate to 15 g of the trimanganese tetraoxide, the sulfate radical was removed while stirring at a temperature of 60 ° C. In the removal treatment, water has a cation concentration of 0.004% by weight and pH = 7.7, and among cations contained in water, cations having a concentration of 1 ppm by weight or more are sodium ions, silicon ions, potassium ions, And calcium ions.

当該水は、四三酸化マンガンの重量に対して20倍、及び、エリソルビン酸ナトリウムは、四三酸化マンガンに含まれるマンガンに対して10mol%とした。   The water was 20 times the weight of trimanganese tetraoxide, and sodium erythorbate was 10 mol% with respect to manganese contained in trimanganese tetraoxide.

除去処理を180分行った後、ろ過、洗浄し、これを大気中、100℃で乾燥した。   The removal treatment was performed for 180 minutes, followed by filtration and washing, followed by drying at 100 ° C. in the atmosphere.

乾燥後のマンガン酸化物の粉末X線回折測定を行い、除去処理後の四三酸化マンガンも四三酸化マンガン単一相であることを確認した。さらに、合成例の四三酸化マンガンから粒子形状に変化がないことを確認した。   Powder X-ray diffraction measurement of the dried manganese oxide was performed, and it was confirmed that the manganese trioxide after the removal treatment was also a single phase of manganese trioxide. Furthermore, it was confirmed that there was no change in the particle shape from the synthetic trimanganese tetraoxide.

本実施例の実験条件を表1に、本実施例の除去処理前後の四三酸化マンガンの評価結果を表2に示す。また、本実施例の四三酸化マンガンの走査型電子顕微鏡写真を図2に示す。   Table 1 shows the experimental conditions of this example, and Table 2 shows the evaluation results of manganese trioxide before and after the removal treatment of this example. Moreover, the scanning electron micrograph of the trimanganese tetraoxide of a present Example is shown in FIG.

実施例2
エリソルビン酸ナトリウムを四三酸化マンガンに含まれるマンガンに対して2mol%としたこと、及び、除去処理を30分としたこと以外は実施例1と同様な方法で硫酸根の除去処理、並びに、除去処理後の四三酸化マンガンをろ過、洗浄、及び乾燥した。
Example 2
The sulfate radical removal treatment and removal were performed in the same manner as in Example 1 except that sodium erythorbate was 2 mol% with respect to manganese contained in trimanganese tetraoxide and the removal treatment was 30 minutes. The treated manganese trioxide was filtered, washed, and dried.

乾燥後のマンガン酸化物の粉末X線回折測定を行い、除去処理後の四三酸化マンガンも四三酸化マンガン単一相であることを確認した。さらに、合成例の四三酸化マンガンから粒子形状に変化がないことを確認した。   Powder X-ray diffraction measurement of the dried manganese oxide was performed, and it was confirmed that the manganese trioxide after the removal treatment was also a single phase of manganese trioxide. Furthermore, it was confirmed that there was no change in the particle shape from the synthetic trimanganese tetraoxide.

本実施例の実験条件を表1に、本実施例の除去処理前後の四三酸化マンガンの評価結果を表2に示す。   Table 1 shows the experimental conditions of this example, and Table 2 shows the evaluation results of manganese trioxide before and after the removal treatment of this example.

実施例3
エリソルビン酸ナトリウムの代わりに亜硫酸ナトリウムを使用したこと、亜硫酸ナトリウムを四三酸化マンガンに含まれるマンガンに対して30mol%としたこと、及び、除去処理を60分としたこと以外は実施例1と同様な方法で硫酸根の除去処理、並びに、除去処理後の四三酸化マンガンをろ過、洗浄、及び乾燥した。
Example 3
Example 1 except that sodium sulfite was used in place of sodium erythorbate, that sodium sulfite was 30 mol% relative to manganese contained in trimanganese tetraoxide, and that the removal treatment was 60 minutes. In this way, the sulfate radical removal treatment, and the trimanganese tetraoxide after the removal treatment were filtered, washed, and dried.

乾燥後のマンガン酸化物の粉末X線回折測定を行い、除去処理後の四三酸化マンガンも四三酸化マンガン単一相であることを確認した。さらに、合成例の四三酸化マンガンから粒子形状に変化がないことを確認した。   Powder X-ray diffraction measurement of the dried manganese oxide was performed, and it was confirmed that the manganese trioxide after the removal treatment was also a single phase of manganese trioxide. Furthermore, it was confirmed that there was no change in the particle shape from the synthetic trimanganese tetraoxide.

本実施例の実験条件を表1に、本実施例の除去処理前後の四三酸化マンガンの評価結果を表2に示す。   Table 1 shows the experimental conditions of this example, and Table 2 shows the evaluation results of manganese trioxide before and after the removal treatment of this example.

比較例1
エリソルビン酸ナトリウムを使用しなかったこと以外は実施例1と同様な方法で処理、並びに、処理後の四三酸化マンガンをろ過、洗浄、及び乾燥した。
Comparative Example 1
The treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that sodium erythorbate was not used, and the treated trimanganese tetraoxide was filtered, washed, and dried.

乾燥後のマンガン酸化物の粉末X線回折測定を行い、除去処理後の四三酸化マンガンは四三酸化マンガン以外にγ−MnOOHを含んでいることが確認された。さらに、合成例の四三酸化マンガンから粒子形状とくらべ、本比較例の四三酸化マンガンは針状結晶が生じていることを確認した。   Powder X-ray diffraction measurement of the dried manganese oxide was performed, and it was confirmed that the manganese trioxide after the removal treatment contained γ-MnOOH in addition to trimanganese tetraoxide. Further, it was confirmed that acicular crystals were formed in the trimanganese tetraoxide of this comparative example as compared with the particle shape from the trimanganese tetraoxide of the synthesis example.

本比較例の実験条件を表1に、本比較例の除去処理前後の四三酸化マンガンの評価結果を表2に示す。また、本比較例の四三酸化マンガンの走査型電子顕微鏡写真を図3に示す。   Table 1 shows the experimental conditions of this comparative example, and Table 2 shows the evaluation results of manganese trioxide before and after the removal treatment of this comparative example. Moreover, the scanning electron micrograph of the trimanganese tetraoxide of this comparative example is shown in FIG.

Figure 2015040138
Figure 2015040138

Figure 2015040138
Figure 2015040138

実施例及び比較例の結果より、本発明の除去方法では、四三酸化マンガンが部分的な反応を起こすことなく、処理後の硫酸根が0.5重量%以下であり、リチウムマンガン系複合酸化物のマンガン源として使用可能な程度までの硫酸根の除去ができることが分かった。一方、比較例は実施例よりも硫酸根が除去されるが、四三酸化マンガンが処理中に局部的な反応が生じていることが分かった。   From the results of the examples and comparative examples, in the removal method of the present invention, the trimanganese tetraoxide does not cause a partial reaction, the sulfate radical after the treatment is 0.5% by weight or less, and the lithium manganese based composite oxidation It has been found that sulfate radicals can be removed to the extent that they can be used as manganese sources. On the other hand, in the comparative example, the sulfate radical was removed more than in the examples, but it was found that local reaction occurred during the treatment of trimanganese tetraoxide.

Claims (3)

亜鉛アマルガム、アスコルビン酸、亜硫酸、エチレンジアミン四酢酸2アコニット酸、エリソルビン酸、ギ酸、ジブチルヒドロキシトルエン、シュウ酸二水和物、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ホウ素ナトリウムトコフェロール、及び二酸化硫黄の群から選ばれる少なくとも1種の塩、水及びマンガン酸化物を混合する、硫酸根の除去方法。   Selected from the group of zinc amalgam, ascorbic acid, sulfurous acid, ethylenediaminetetraacetic acid 2-aconitic acid, erythorbic acid, formic acid, dibutylhydroxytoluene, oxalic acid dihydrate, diisobutylaluminum hydride, sodium tocopherol borohydride, and sulfur dioxide A method for removing sulfate radicals, comprising mixing at least one salt, water and manganese oxide. 水が、0.001重量%以上のカチオンを含んでいていることを特徴とする請求項1に記載の硫酸根の除去方法。   The method for removing a sulfate radical according to claim 1, wherein the water contains 0.001% by weight or more of cations. マンガン酸化物が四三酸化マンガンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の硫酸根の除去方法。   The method for removing sulfate radicals according to claim 1 or 2, wherein the manganese oxide is trimanganese tetraoxide.
JP2013170639A 2013-08-20 2013-08-20 Method for removing sulfate radical from manganese oxide Pending JP2015040138A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013170639A JP2015040138A (en) 2013-08-20 2013-08-20 Method for removing sulfate radical from manganese oxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013170639A JP2015040138A (en) 2013-08-20 2013-08-20 Method for removing sulfate radical from manganese oxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015040138A true JP2015040138A (en) 2015-03-02

Family

ID=52694498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013170639A Pending JP2015040138A (en) 2013-08-20 2013-08-20 Method for removing sulfate radical from manganese oxide

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015040138A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116495788A (en) * 2023-05-25 2023-07-28 广州鹏辉能源科技股份有限公司 Modification method of electrolytic manganese dioxide serving as positive electrode active material and lithium-manganese battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116495788A (en) * 2023-05-25 2023-07-28 广州鹏辉能源科技股份有限公司 Modification method of electrolytic manganese dioxide serving as positive electrode active material and lithium-manganese battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4185541B2 (en) Manufacturing method of iron arsenic compound with good crystallinity
JP5678482B2 (en) Manganese oxide and method for producing the same
JP4960686B2 (en) Arsenic-containing liquid treatment method
JP4846309B2 (en) Method for producing nickel manganese cobalt composite oxide
JP5087790B2 (en) Method for producing aluminum-containing nickel hydroxide particles
EP3892588A1 (en) Production method for lithium-containing solution
JP2014019624A (en) Fine nickel oxide powder and method for manufacturing the same, and nickel hydroxide powder provided as raw ingredient for manufacturing the fine nickel oxide powder and method for manufacturing the same
JP6194618B2 (en) Trimanganese tetraoxide and method for producing the same
JP2014058435A (en) Low bet spherical manganese tetraoxide and its production method
JP5156224B2 (en) Manufacturing method of iron arsenic compounds
EP3310714A1 (en) Highly pure birnessite and method for the production thereof
JP2015040138A (en) Method for removing sulfate radical from manganese oxide
JP5811233B2 (en) Manganese oxide and method for producing lithium manganate using the same
JP2015040137A (en) Method for producing manganese oxide
JP4778111B1 (en) Magnesium hydroxide and method for producing the same
JP6446229B2 (en) Method for producing crystalline iron arsenate from a solution containing pentavalent arsenic
JP2014131947A (en) Manganese dioxide, method of producing the same and use thereof
JP2013230966A (en) Metal-substituted trimanganese tetraoxide and method for producing the same, and method for producing lithium manganese complex oxide using the same
JP5039624B2 (en) High purity magnesium hydroxide powder
JP2009114013A (en) Powder containing indium oxide as major component and method for producing the same
JP5966719B2 (en) Method for producing trimanganese tetraoxide
JPH1043609A (en) Ion exchanger
JP2013184857A (en) Method for producing nitrite-type hydrocalumite composition
JP2013184867A (en) Method for manufacturing manganese oxide
JP2018024551A (en) Nickel hydroxide particle and production method of the same