JP3493835B2 - 二酸化マンガンの製造法及びそれを用いたアルカリ乾電池 - Google Patents
二酸化マンガンの製造法及びそれを用いたアルカリ乾電池Info
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Description
二酸化マンガンを用いる電池において、放電特性の優れ
た電解二酸化マンガンの製造法およびそれを用いた電池
を提供するものである。
法(電解二酸化マンガン:EMD)と化学合成法(化学
合成二酸化マンガン:CMD)に大別できる。現在では
電池の高性能化とアルカリ電池の普及によってEMDが
主流になってきた。
上)・硫酸浴中での工業電解法の製造プロセスフローチ
ャートを(図2)に示した。原料には主として酸化マン
ガン鉱か炭酸マンガン鉱が使用され、硫酸に溶解させ粗
硫酸マンガン溶液とする。その後酸化中和・硫化等の工
程を経て、鉄、ニッケル、コバルト等の不純物の除去が
行われ清浄な硫酸マンガン溶液を得る。このようにして
得られた硫酸マンガン溶液を電解槽内に送り込み電解を
実施することによりEMDが陽極板上に析出する。これ
を剥離・粗粉した後洗浄乾燥させ粉砕し粒径を整える。
を除去するために洗浄と中和を行い乾燥し製品とする。
この粉砕・洗浄・中和の工程は鋭意研究されたもので、
例えば、粉砕の粒度と中和剤の種類は使用される電池の
種類によって異なり、一般にマンガン電池用には比較的
粒度が細かく(45μm以下90%以上)アンモニア中
和されたものが使用され、一方、アルカリ乾電池用には
比較的粒度が粗く(75μm以下90%以上)水酸化ナ
トリウムやソーダ灰で中和されたものが使用される。
(例えば丸善株式会社発行「電池便覧」1990.8.
20 第66〜67頁)
上で析出する二酸化マンガンはそれ以降の洗浄・中和工
程により大きく性能が作用される。とくにEMD内部に
残留する硫酸を中和する工程を経ることで中和剤として
用いたナトリウムイオンあるいはアンモニウムイオンが
逆に不純物としてEMD中に残留することとなり好まし
くない。また、中和工程がEMD製造工程に入ることで
生産性の低下・コストアップという課題があった。
あって、従来の洗浄・中和工程を新規な水蒸気高圧加熱
洗浄工程に変更することで中和工程により逆に不純物と
してEMD中にナトリウムイオン等が残留することを防
ぎ放電特性の優れたEMDを提供できるとともに、生産
工程が簡略されコストダウンを図ることを目的とするも
のである。
解合成される二酸化マンガンを陽極から剥離した後、粉
砕し、密封圧力容器中で温度100℃〜250℃で水蒸
気高圧加熱洗浄する。
ガンの放電反応は以下の反応式で示されるように二酸化
マンガン中にプロトンと電子が挿入される形で進行す
る。
ようとすると電子の注入は比較的容易に進行するがプロ
トンの注入が遅くこの反応が大電流放電の二酸化マンガ
ンの利用率を低下させている大きな要因である。従っ
て、プロトンの二酸化マンガンへの注入を容易にさせる
ことがアルカリマンガン電池の大電流放電特性を改善す
る有力な手段である。
らず20m2/g以上の比表面積を持っている。これは
表面の細孔によるもので、この細孔に電解液が浸透しE
MDにプロトンの供給を行っている。しかし、従来のよ
うな中和工程を行うとこの細孔内に中和剤として用いた
ナトリウムイオンが入り込むため、プロトンのEMD中
への注入を阻害し大電流放電のEMD利用率が低下する
こととなる。
トを(図1)に示した。従来の工程である(図2)と比
較し、水洗及び中和の2工程を水蒸気高圧加熱の1工程
にする。この手法に変更することにより中和剤を使用せ
ず水蒸気による洗浄のみとなるので上述した細孔内を塞
ぐことはなく、プロトンの注入を容易にさせ高負荷放電
特性が向上する。また、高圧で水蒸気洗浄を行うのでE
MD内部に残留した硫酸も十分洗浄可能となる。さらに
水洗及び中和の2工程を1工程に削減でき生産性が向上
するとともに中和剤も使用しないためこの分の費用も削
減できる。
EMDを提供できるとともに、生産工程が簡略されコス
トダウンを図ることが可能となる。
(図1)に示した製造プロセスフローチャートに従って
本発明のEMDを得る。電解によって陽極板上にEMD
を析出させるまでは従来と同じ方法で行った。すなわ
ち、不純物を除去した硫酸マンガン電解浴を90℃以上
に加熱し1.0A/dm2の電流密度で電解した。陽極
にはチタン板、陰極には黒鉛板を用いた。陽極上で得ら
れたEMDを剥離・粗砕し水洗した後、ローラーミルで
所定の粒度(平均粒径50μm)に微粉砕する。
高圧にて水蒸気洗浄を行う。EMD粉末4の1kgを下
部がガラスフィルター3になっている容器2に入れ、そ
の回りに図中の高さまで水5をいれる。その後所定の温
度まで加熱し洗浄処理を行う。処理時間は15分とし
た。このとき密封圧力容器内の圧力は1から10気圧程
度である。この処理により蒸発した水蒸気によりEMD
が洗浄され下部のガラスフィルターを通して残留硫酸成
分が流れ出す。高圧の水蒸気洗浄であるためEMD内部
の硫酸も実用上問題のない程度まで十分に除去できる。
その後乾燥させ水蒸気加熱洗浄されたEMD粉末を得
た。
て単3型アルカリ乾電池を作成した。(図4)は本実施
例で用いた円筒アルカリ乾電池の構造断面図である。
(図4)において、6は正極合材、7はゲル状亜鉛負
極、8はセパレータ、9はゲル状亜鉛負極の集電子であ
る。10は正極端子キャップ、11は金属ケース、12
は電池の外装缶、13は金属ケース11の開口部を閉塞
するポリエチレン製樹脂封口体、14は負極端子をなす
底板である。正極合材はEMDと黒鉛を9:1の比率で
混合した粉末をリング状に加圧成形したものである。
た。まず、40重量%の水酸化カリウム溶液(ZnOを
3wt%含む)に3重量%のポリアクリル酸ソーダと1
重量%のカルボキシメチルセルロースを加えてゲル化す
る。ついで、このゲル状電解液に対して重量比で2倍の
亜鉛合金粉末を加えて混合した。
MDの水蒸気高圧加熱洗浄処理温度、縦軸には1A定電
流放電時の放電容量を示した。従来品は図中の処理温度
0℃の位置に示した。この図よりわかるように、100
℃から250℃の水蒸気高圧加熱洗浄する事により従来
品に比べ強負荷放電容量が増加していることがわかる。
EMD内部の硫酸も実用上問題のない程度まで十分に除
去できると同時に、中和剤を用いることによる微細孔内
の閉塞を防ぎ強負荷放電特性を向上させたものと考えら
れる。100℃以下では洗浄が不十分であるために特性
の低下が起こっている。また、250℃以上になると処
理装置の耐圧性等の点から生産設備費がかさむ。従っ
て、処理温度は100℃から250℃が好ましい。
セスを採用することにより中和剤を使用せず水蒸気によ
る洗浄のみとなるので上述した細孔内を塞ぐことはな
く、プロトンの注入を容易にさせ高負荷放電特性が向上
する。また、高圧で水蒸気洗浄を行うのでEMD内部に
残留した硫酸も十分洗浄可能となる。さらに水洗及び中
和の2工程を1工程に削減でき生産性が向上するととも
に中和剤も使用しないためこの分の費用も削減できる。
ーチャート
スフローチャート
の関係を示す図
Claims (2)
- 【請求項1】硫酸マンガン溶液から電解合成される二酸
化マンガンを陽極から剥離した後、粉砕し、圧力容器中
で温度100℃〜250℃で水蒸気高圧加熱洗浄する事
を特徴とする電池用二酸化マンガンの製造法。 - 【請求項2】硫酸マンガン溶液から電解合成される二酸
化マンガンを陽極から剥離し、粉砕し、温度100℃〜
250℃で水蒸気高圧加熱洗浄された二酸化マンガンを
正極活物質として用いたアルカリ乾電池。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP26669395A JP3493835B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 二酸化マンガンの製造法及びそれを用いたアルカリ乾電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26669395A JP3493835B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 二酸化マンガンの製造法及びそれを用いたアルカリ乾電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09115513A JPH09115513A (ja) | 1997-05-02 |
JP3493835B2 true JP3493835B2 (ja) | 2004-02-03 |
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ID=17434383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26669395A Expired - Fee Related JP3493835B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 二酸化マンガンの製造法及びそれを用いたアルカリ乾電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
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US8039146B2 (en) | 2006-07-26 | 2011-10-18 | Panasonic Corporation | Electrochemical device comprising alkaline electroylte |
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-
1995
- 1995-10-16 JP JP26669395A patent/JP3493835B2/ja not_active Expired - Fee Related
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