JPH0311554A - マンガン乾電池 - Google Patents

マンガン乾電池

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JPH0311554A
JPH0311554A JP1144962A JP14496289A JPH0311554A JP H0311554 A JPH0311554 A JP H0311554A JP 1144962 A JP1144962 A JP 1144962A JP 14496289 A JP14496289 A JP 14496289A JP H0311554 A JPH0311554 A JP H0311554A
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JP
Japan
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manganese
positive electrode
manganese dioxide
active material
electrode active
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Pending
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JP1144962A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Takahashi
浩之 高橋
Nobuaki Chiba
千葉 信昭
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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Publication date
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、マンガン乾電池に関し、特に正極の組成を改
良したマンガン乾電池に係わる。
[従来の技術及び課題] 一般にマンガン乾電池は、正極活物質及び導電補助材を
兼ねる電解液保持祠からなる正極合剤と、亜鉛などの負
極活物質と、塩化亜鉛(Zn CiJ 2 )を主体と
した電解液から構成されている。
ところで、上記マンガン乾電池の正極活物質としては従
来より電解二酸化マンガン、天然二酸化マンガン及び化
学合成二酸化マンガン等が用いられてきた。その中でも
、電解二酸化マンガンは優れた重負荷放電性能を有し、
前記乾電池の正極活物質として多く用いられていた。
しかしながら、かかる電解二酸化マンガンは硫酸マンガ
ン水溶液を陽極酸化することにより得られ、その電解酸
化工程において電解時間及び電力を多量に必要とするた
め、製造コストが高くなるという問題があった。
一方、従来よりマンガン乾電池で使用されている天然二
酸化マンガン及び化学合成二酸化マンガンは、前記電解
二酸化マンガンより低コストで生産できるものの、これ
ら二酸化マンガンを用いた乾電池では重負荷放電性能を
十分に向上できないという問題があった。
このようなことから、前記電解二酸化マンガンに代わり
得るように高性能かつ低コストの二酸化マンガンを得る
ために化学合成法による二酸化マンガンの開発や研究が
近年盛んに行われているが、マンガン乾電池として大量
に使用することが可能な合成二酸化マンガンは未だ見い
出だされていない。
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、電解二酸化マンガンを正極活物質として用いた場
合に比べてより優れた重負荷放電特性を有し、かつ該電
解二酸化マンガンより低コストの正極活物質を含む正極
合剤を備えたマンガン乾電池を提供しようとするもので
ある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、硫酸マンガンを焙焼して得られるマンガン酸
化物を酸処理してなるγ形結晶を主成分とした化学合成
二酸化マンガン粉末と電解二酸化マンガン粉末との混合
物からなる正極活物質を含む正極合剤を具備したことを
特徴とするマンガン乾電池である。
上記化学合成二酸化マンガン粉末は、平均粒径が20μ
m以下のものを使用することが望ましい。
かかる化学合成二酸化マンガンのγ型結晶の占める割合
は、70%以上とすることが望ましい。
」二足化学合成二酸化マンガン粉末の詳細な製造方法は
、次の通りである。まず、カリウム含有量の少ない硫酸
マンガン(MnSO2)溶液を加熱濃縮して硫酸マンガ
ン結晶を調製する。この場合、アルカリ金属、特にカリ
ウムが多く含まれていると、以降の工程での焙焼、酸処
理により活性の低いα形結晶の多い化学合成二酸化マン
ガンが製造されるため好ましくない。つづいて、これを
空気雰囲気又は空気より酸素分圧の大きい酸素雰囲気中
にて800〜1100℃、10分間以上焙焼し、次式(
1,) 、(2)に示すように硫酸マンガンを分解して
Mn30.、又はMn2O3を主成分とするマンガン酸
化物を造る。
3Mn So4→Mn30.+ +SO2+2SO3・
・・(1) 2MnSo4−+Mn203 +SO2+SO3−・・
(2) 次いで、前記Mn30.、を主成分とするマンガン酸化
物については例えばロータリーキルン等により700〜
950℃で焙焼し、次式(3)に示す反応を行なってそ
の後の工程での酸処理の歩留りのよいMn2O3を主成
分とするマンガン酸化物に変換する。
4Mn 304 +02−6Mn203  ”’(3)
次いで、前記Mn2O3を主成分とするマンガン酸化物
を硫酸(又は硝酸、塩酸、これらの混合酸)により酸処
理する。これにより、次式(4)、(5)に示す不均化
反応が起こって化学合成二酸化マンガンか生成される。
Mn203 +H2SO4 →MnO2+MnSO4+H20・ (4)Mn 30
4 +2H2S 04 =Mn 02 +2Mn S 04 +2H20−(5
)次いで、生成したM n O□を水洗、中和処理、乾
燥処理を施した後、得られた粉末を1〜10トン/cm
2の圧力下でロールプレスにより板状に圧縮成形し、更
に所定の粒度に粉砕することによりγ形結晶を主成分と
する化学合成二酸化マンガン粉本を製造する。
上記電解二酸化マンガンとしては、市販のものを用いる
ことができる。
上記化学合成二酸化マンガン粉末と電解二酸化マンガン
粉末との配合割合は、該化学合成二酸化マンガン粉末3
0〜60重量%、電解二酸化マンガン粉末40〜70重
量%の範囲にすることが望ましい。
この理由は、一方の成分である化学合成二酸化マンガン
粉末の混合割合が上記範囲を逸脱すると重負荷放電特性
の優れたマンガン乾電池を得ることが困難となる恐れが
あるからである。
なお、上記正極合剤中には正極活物質の他にアセチレン
ブラックなどの導電材や酸化亜鉛などの電位調整剤、電
解液等が配合される。
[作用コ 本発明によれば、γ形結晶を主成分とした化学合成二酸
化マンガン粉末と電解二酸化マンガン粉末との混合物を
正極活物質として用いることによって、電解二酸化マン
ガン粉末のを正極活物質として用いた場合に比べて重負
荷放電特性の優れたマンガン乾電池を得ることができる
即ち、上記化学合成二酸化マンガン粉末と電解二酸化マ
ンガン粉末との組成の混合物を正極活物質とした正極を
組み込んだマンガン乾電池では放電末期での電池電圧の
低下が少なく放電曲線での平坦化又は上昇現象を生じる
。これは、放電末期毎のX線回折において上記組成の正
極活物質を含む正極ではへテロライト(Z n O−M
 n 203 )の結晶成長を示す回折強度が他の二酸
化マンガン混合物よりも増大しており、ヘテロライト生
成反応が起こり易い組成であることに起因する。このこ
とから電解二酸化マンガンの重負荷放電が良好である特
性と化学合成二酸化マンガンの放電末期での作動電圧回
復現象との相乗効果により、それら二酸化マンガンIJ
)らなる正極活物質を含む正極合剤を組み込んだマンガ
ン乾電池では期待される放電持続時間以上の長い持続時
間を有し、かつ重負荷放電特性を著しく改善できる。
また、従来のマンガン乾電池に使用されている電解二酸
化マンガンは硫酸マンガンの電解により得られ、その電
解に長時間要するばかりか、多くの電力を消費するが、
本発明の正極に使用される二酸化マンガンは化学合成に
より得られるため電解二酸化マンガンに比べて低コスト
化を実現できる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を第1図を参照して詳細に説明す
る。
実施例] 平均粒径が約IOμmのM n O2を92%含むγ形
結晶の化学合成二酸化マンガン粉末30重量%と電解二
酸化マンガン粉末70重量%とを混合した正極活物質5
8重量分、J’ l S K 14 B 9による塩酸
吸液量が3.1ml/gのアセチレンブラック粉末14
重量部及び電位調整剤としての酸化亜鉛0.3重量部を
攪拌混合機を用いて十分に攪拌混合し、更にこの混合物
に電解液(ZnCΩ225重量%、NH,CΩ2.5重
量%の水溶液)53重量部を加えて混合し、均一な正極
合剤を調製した。このよような方法で調整された正極合
剤を用いて第1図に示す構造のR1,4形マンガン乾電
池を組立てた。
即ち、図中1は負極を兼ねる有底円筒形の亜鉛缶である
。この亜鉛缶1内には、セパレータ2を介して前述した
方法で調製された正極合剤3が充填されている。この正
極合剤3の中心には、炭素棒4が挿入されている。この
炭素棒4は、前記亜鉛缶lの上部付近に配置され、−・
の開口部を密閉するためのポリエチレン製封口板5の透
孔に嵌合されている。また、前記亜鉛缶1の底面には負
極端子を兼ねる金属底板6及び絶縁性リング状薄板7が
重ねて配置されており、かつこれら金属底板6及びリン
グ状薄板7は前記亜鉛缶1の外周面に配置され、加熱収
縮された塩化ビニル製絶縁チューブ8の内方向折曲部に
より固定されている。更に、前記炭素棒4の頭部には正
極端子を兼ねる金属キャップ9が嵌着されている。この
キャップ9の周縁上部には、絶縁性リング状薄板10が
配置されており、かつ該リング状薄板10は前記絶縁チ
ュブ8に積層された金属外装筒11の上下開口部の内方
への折曲により固定されている。なお、図中の12は前
記亜鉛ζ■i 1の内部底面に配置された絶縁底板、1
3は前記正極合剤3上に配置された絶縁つば紙である。
実施例2 正極活物質として化学合成二酸化マンガン粉末40重量
%と電解二酸化マンガン粉末60重量%の組成のものを
含む正極合剤を用いた以外、実施例1と同構造のマンガ
ン乾電池を組立てた。
実施例3 正極活物質として化学合成二酸化マンガン粉末50重量
%と電解二酸化マンガン粉末50重量%の組成のものを
含む正極合剤を用いた以外、実施例1と同構造のマンガ
ン乾電池を組立てた。
実施例4 正極活物質として化学合成二酸化マンガン粉末60重量
%と電解二酸化マンガン粉末40重量%の組成のものを
含む正極合剤を用いた以外、実施例1と同構造のマンガ
ン乾電池を組立てた。
比較例1 正極活物質として化学合成二酸化マンガン粉末のみを含
む正極合剤を用いた以外、実施例1と同構造のマンガン
乾電池を組立てた。
参照例1 0 正極活物質として化学合成二酸化マンガン粉末20重量
%と電解二酸化マンガン粉末80重量%の組成のものを
含む正極合剤を用いた以外、実施例1と同構造のマンガ
ン乾電池を組立てた。
参照例2 正極活物質として化学合成二酸化マンガン粉末70重量
%と電解二酸化マンガン粉末30重量%の組成のものを
含む正極合剤を用いた以外、実施例1と同構造のマンガ
ン乾電池を組立てた。
比較例2 正極活物質として電解二酸化マンガン粉末のみを含む正
極合剤を用いた以外、実施例1と同構造のマンガン乾電
池を組立てた。
しかして、本実施例1〜4、比較例1.2及び参照例1
.2のマンガン乾電池について、2Ωの負荷抵抗による
連続放電を行ない、0 、9Vの放電電圧になるまでの
放電持続時間を測定した。その結果を下記第1表に示す
] 1 第1表 上記第1表から明らがなように、γ形結晶の化学合成二
酸化マンガン粉末と電解二酸化マンガン粉末とを混合し
た正極活物質を含む正極合剤を備えた実施例1〜4、参
照例1.2のマンガン乾電池は、γ形結晶の化学合成二
酸化マンガン粉末のみを正極活物質として含む正極合剤
を備えた比較例1の乾電池に比べて重負荷放電特性が向
上され、かつ電解二酸化マンガン粉末のみを正極活物質
と2 して含む正極合剤を備えた比較例2の乾電池と同等内し
それ以上の重負荷放電特性が向上されることかわかる。
また、特にγ形結晶の化学合成二酸化マンガン粉末30
〜60重量%と電解二酸化マンガン粉末40〜70重量
%とを混合した正極活物質を含む正極合剤を備えた実施
例1〜4のマンガン乾電池は、化学合成二酸化マンガン
粉末と電解二酸化マンガン粉末の配合比率が前記範囲を
外れる参照例1.2のマンガン乾電池及び電解二酸化マ
ンガン粉末のみを正極活物質として含む正極合剤を備え
た比較例2の乾電池に比べて重負荷放電特性がより一層
向上されることがわかる。
[発明の効果] 以上詳述したように、本発明によれば電解二酸化マンガ
ンを正極活物質として用いた場合に比べてより優れた重
負荷放電特性を有し、かつ該電解二酸化マンガンより低
コストの正極活物質を含む正極合剤を備えたマンガン乾
電池を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すマンガン乾電池の断面
図である。 1・・・亜鉛缶、3・・・正極合剤、4・・・炭素棒、
5・・封口板、9・・・金属キャップ、11・・・金属
外装筒。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 硫酸マンガンを焙焼して得られるマンガン酸化物を酸処
    理してなるγ形結晶を主成分とした化学合成二酸化マン
    ガン粉末と電解二酸化マンガン粉末との混合物からなる
    正極活物質を含む正極合剤を具備したことを特徴とする
    マンガン乾電池。
JP1144962A 1989-06-07 1989-06-07 マンガン乾電池 Pending JPH0311554A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5938798A (en) * 1993-09-30 1999-08-17 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Cathodic active material composition for dry cells, method for preparing the same, and alkaline battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5938798A (en) * 1993-09-30 1999-08-17 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Cathodic active material composition for dry cells, method for preparing the same, and alkaline battery

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