JPH034447A - アルカリ乾電池 - Google Patents
アルカリ乾電池Info
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- JPH034447A JPH034447A JP1138836A JP13883689A JPH034447A JP H034447 A JPH034447 A JP H034447A JP 1138836 A JP1138836 A JP 1138836A JP 13883689 A JP13883689 A JP 13883689A JP H034447 A JPH034447 A JP H034447A
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Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- 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。
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、アルカリ乾電池に関し、特に正極の組成を改
良したアルカリ乾電池に係わる。
良したアルカリ乾電池に係わる。
［従来の技術及び課題］
アルカリ乾電池は、塩化亜鉛電解液を用いたマンガン乾
電池に比べて連続放電及び重負荷放電性能が優れている
ため、携帯用再生装置やカメラのフラッシュライトの電
源等として利用されている。
電池に比べて連続放電及び重負荷放電性能が優れている
ため、携帯用再生装置やカメラのフラッシュライトの電
源等として利用されている。
ところで、上記アルカリ乾電池の正極活物質としては従
来より優れた放電性能と高密度を有する電解二酸化マン
ガンが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、硫酸マンガンの電解により得られ、
その電解に長時間を要しかつ多くの電力を消費するため
、製造コストが高くなるという問題があった。
来より優れた放電性能と高密度を有する電解二酸化マン
ガンが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、硫酸マンガンの電解により得られ、
その電解に長時間を要しかつ多くの電力を消費するため
、製造コストが高くなる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
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、アルカリ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。
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、アルカリ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
を備えたアルカリ乾電池″を提供しようとするものであ
る。
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
を備えたアルカリ乾電池″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（７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からなる正極活物質と導電材と水
酸化カリウム溶液からなるアルカリ電解液３〜・７重量
％を含む正極合剤を具備（、たことを特徴とするアルカ
リ乾電池である。
化物を酸処理（７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からなる正極活物質と導電材と水
酸化カリウム溶液からなるアルカリ電解液３〜・７重量
％を含む正極合剤を具備（、たことを特徴とするアルカ
リ乾電池である。
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。
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１．い。
は７０％以上とすることが望ま１．い。
」二記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（Ｍ ｎ Ｓ ０４ ）溶液を加熱ｔａ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８［）０〜１１００℃、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Ｍｎ１０４又はＭｎｚＯｉを主成分とするマ
ンガン酸化物を造る。
、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（Ｍ ｎ Ｓ ０４ ）溶液を加熱ｔａ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８［）０〜１１００℃、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Ｍｎ１０４又はＭｎｚＯｉを主成分とするマ
ンガン酸化物を造る。
３Ｍｎ５Ｏａ −＋Ｍｎ、 ０４ ＋ＳＯ２＋２５０３
・・・（１） ２Ｍｎ ＳＯ４→Ｍｎ、０．＋ＳＯ２＋ＳＯ。
・・・（１） ２Ｍｎ ＳＯ４→Ｍｎ、０．＋ＳＯ２＋ＳＯ。
・・・（２）
次いで、前記Ｍｎ、０４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７００〜９
５０℃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Ｍｎ２０．を主成分
とするマンガン酸化物に変換する。
については例えばロータリーキルン等により７００〜９
５０℃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Ｍｎ２０．を主成分
とするマンガン酸化物に変換する。
４Ｍｎ、 ０４＋ｏ、 −ｍ ６Ｍｎｚ Ｏｖ・・・（
３） 次いで、前記Ｍ ｎ ２０ ）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が生成さ
れる。
３） 次いで、前記Ｍ ｎ ２０ ）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が生成さ
れる。
Ｍｎ２ ０ｓ ＋Ｈ２５０４
−＊Ｍｎ Ｏ，＋Ｍｎ Ｓ０４ ＋Ｈ，０・・・←０
Ｍ ｎ ３０４ ＋ ２１（２Ｓ Ｏａ→Ｍｎ ０２
＋２Ｍｎ Ｓ Ｏ４＋ ２Ｈ２０・・・（５） 次いで、生成したＭ ｎ ０２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／Ｃ■２
の圧力下でロール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末を製造する。
＋２Ｍｎ Ｓ Ｏ４＋ ２Ｈ２０・・・（５） 次いで、生成したＭ ｎ ０２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／Ｃ■２
の圧力下でロール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末を製造する。
上記導電材としては、例えば鱗状黒鉛、人造黒鉛等を用
いることができる。。
いることができる。。
上記アルカリ電解液の量を限定した理由は、その両を３
重−％未満にすると正極合剤の成形性及びイオン伝導度
の低下が起こり、一方７重量％を越えると電池容量が低
下するからである。
重−％未満にすると正極合剤の成形性及びイオン伝導度
の低下が起こり、一方７重量％を越えると電池容量が低
下するからである。
上記化学合成二酸化マンガン粉末と導電材とアルカリ電
解液の配合割合は、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８３〜８９重量％
、導電材８〜１２重量％、アルカリ電解液３〜７重量％
の範囲にすることが望まし２い。かかる配合組成におい
て、前記導電材の配合量を８重量％未満にすると、正極
合剤の導電性を高めることが困難となり、一方導電材の
配合量が１２ｆｆｉ量％を越えると化学合成二酸化マン
ガンの配合量が少なくなり、正極合剤としての容量減少
を招くばかりか、正極合剤を調製する際の圧縮成形時に
成形体の割れ、密度低下が起こる恐れがあるからである
。
解液の配合割合は、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８３〜８９重量％
、導電材８〜１２重量％、アルカリ電解液３〜７重量％
の範囲にすることが望まし２い。かかる配合組成におい
て、前記導電材の配合量を８重量％未満にすると、正極
合剤の導電性を高めることが困難となり、一方導電材の
配合量が１２ｆｆｉ量％を越えると化学合成二酸化マン
ガンの配合量が少なくなり、正極合剤としての容量減少
を招くばかりか、正極合剤を調製する際の圧縮成形時に
成形体の割れ、密度低下が起こる恐れがあるからである
。
［作用］
本発明によれば、γ形結晶を主成分とした化学合成二酸
化マンガン粉末と導電材と所定量のカリウム溶液からな
るアルカリ電解液とを含む正極合剤を用いることによっ
て、電解二酸化マンガン粉末を正極活物質と１７で含む
正極合剤を用いた場合に比べて重負荷放電特性の優れた
アルカリ乾電池を得ることができる。
化マンガン粉末と導電材と所定量のカリウム溶液からな
るアルカリ電解液とを含む正極合剤を用いることによっ
て、電解二酸化マンガン粉末を正極活物質と１７で含む
正極合剤を用いた場合に比べて重負荷放電特性の優れた
アルカリ乾電池を得ることができる。
また、従来のアルカリ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、
本発明の正極合剤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。
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、
本発明の正極合剤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。
る。
実施例１
第１図は、ＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ乾電
池を示す断面図である。図中のｌは、正極端子を兼ねる
有底円筒形の金属缶である。この金属缶ｌ内には、円筒
状に加圧成形した正極合剤２が充填されている。この正
極合剤２は、平均粒径が約ｌＯμｍのＭ ｎ Ｏ２を９
２％含むγ形結晶の化学合成二酸化マンガン粉末８６．
８重量％と鱗状黒鉛ｌＯ１２重量％水酸化カリウム溶液
からなる電解液３重量％とを均一に攪拌混合し、これを ３トン／Ｃｍ”の圧力で中空円筒状に加圧成形したもの
である。なお、前記正極合剤２は金属缶Ｉ Ｅ対する接
触性を高めるために金属缶１への充填後において例えば
３トン／Ｃｍ２の圧力で再加圧されている。
池を示す断面図である。図中のｌは、正極端子を兼ねる
有底円筒形の金属缶である。この金属缶ｌ内には、円筒
状に加圧成形した正極合剤２が充填されている。この正
極合剤２は、平均粒径が約ｌＯμｍのＭ ｎ Ｏ２を９
２％含むγ形結晶の化学合成二酸化マンガン粉末８６．
８重量％と鱗状黒鉛ｌＯ１２重量％水酸化カリウム溶液
からなる電解液３重量％とを均一に攪拌混合し、これを ３トン／Ｃｍ”の圧力で中空円筒状に加圧成形したもの
である。なお、前記正極合剤２は金属缶Ｉ Ｅ対する接
触性を高めるために金属缶１への充填後において例えば
３トン／Ｃｍ２の圧力で再加圧されている。
前記円筒状の正極合剤２の中空部には、アセタール化ポ
リビニルアルコール繊維の不織布からなる有底円筒状の
セパレータ３を介してゲル状負極合剤４が充填されてい
る。このゲル状負極合剤４は、ポリアクリル酸ソーダを
主成分とする水酸化カリウム電解液に負極活物質である
アマルガム化した亜鉛粉末を分散させた構成になってい
る。このゲル状負極合剤４内には、真鍮製の負極集電棒
５がその上端部を該負極合剤４より突出するように挿着
されている。この負極集電棒５の突出部外周面及び前記
金属缶ｌの上部内周面には、二重環状のポリアミド樹脂
からなる絶縁ガスケットＢが介在されている。また、前
記ガスケット６の二重環状部の間にはリング状の金属板
７が配置され、かつ該金属板７には負極端子を兼ねる帽
子形の金属封口板８が前記集電棒５の頭部に当接するよ
うに配置されている。そして、前記金属缶ｌの開口縁を
内方に屈曲させることにより前記ガスケット６及び金属
封口板８で金属缶ｌ内を密閉口している。
リビニルアルコール繊維の不織布からなる有底円筒状の
セパレータ３を介してゲル状負極合剤４が充填されてい
る。このゲル状負極合剤４は、ポリアクリル酸ソーダを
主成分とする水酸化カリウム電解液に負極活物質である
アマルガム化した亜鉛粉末を分散させた構成になってい
る。このゲル状負極合剤４内には、真鍮製の負極集電棒
５がその上端部を該負極合剤４より突出するように挿着
されている。この負極集電棒５の突出部外周面及び前記
金属缶ｌの上部内周面には、二重環状のポリアミド樹脂
からなる絶縁ガスケットＢが介在されている。また、前
記ガスケット６の二重環状部の間にはリング状の金属板
７が配置され、かつ該金属板７には負極端子を兼ねる帽
子形の金属封口板８が前記集電棒５の頭部に当接するよ
うに配置されている。そして、前記金属缶ｌの開口縁を
内方に屈曲させることにより前記ガスケット６及び金属
封口板８で金属缶ｌ内を密閉口している。
実施例２
正極合剤として化学合成二酸化マンガン粉末８５．０重
量％と鱗状黒鉛１Ｏ８０重量％水酸化カリウム溶液から
なる電解液５．０重量％の組成のものを用いた以外、実
施例１と同構造のアルカリ乾電池を組立てた。
量％と鱗状黒鉛１Ｏ８０重量％水酸化カリウム溶液から
なる電解液５．０重量％の組成のものを用いた以外、実
施例１と同構造のアルカリ乾電池を組立てた。
実施例３
正極合剤として化学合成二酸化マンガン粉末８３．２重
量％と鱗状黒鉛９．８重量％水酸化カリウム溶液からな
る電解液７．０重量％の組成のものを用いた以外、実施
例１と同構造のアルカリ乾電池を組立てた。
量％と鱗状黒鉛９．８重量％水酸化カリウム溶液からな
る電解液７．０重量％の組成のものを用いた以外、実施
例１と同構造のアルカリ乾電池を組立てた。
参照例１
正極合剤として化学合成二酸化マンガン粉末８７．２重
量％と鱗状黒鉛ｌＯ１２重量％水酸化カリウム溶液から
なる電解液２．５重量％の組成のものを用いた以外、実
施例１と同構造のアルカリ乾電池を組立てた。
量％と鱗状黒鉛ｌＯ１２重量％水酸化カリウム溶液から
なる電解液２．５重量％の組成のものを用いた以外、実
施例１と同構造のアルカリ乾電池を組立てた。
参照例２
正極合剤として化学合成二酸化マンガン粉末８２．４重
量％と鱗状黒鉛９．６重量％水酸化カリウム溶液からな
る電解液８．０重量％の組成のものを用いた以外、実施
例１と同構造のアルカリ乾電池を組立てた。
量％と鱗状黒鉛９．６重量％水酸化カリウム溶液からな
る電解液８．０重量％の組成のものを用いた以外、実施
例１と同構造のアルカリ乾電池を組立てた。
比較例
化学合成二酸化マンガン粉末の代わりに電解二酸化マン
ガン粉末を配合した以外、実施例２と同組成の正極合剤
を用い、実施例１と同構造のアルカリ乾電池を組立てた
。
ガン粉末を配合した以外、実施例２と同組成の正極合剤
を用い、実施例１と同構造のアルカリ乾電池を組立てた
。
しかして、本実施例１〜３、参照例１．２及び比較例の
アルカリ乾電池を各々 ３００個用意し、これら乾電池
について２Ωの負荷抵抗による連続放電を行なって、放
電持続性能を調べた。その結果を下記第１表に示した。
アルカリ乾電池を各々 ３００個用意し、これら乾電池
について２Ωの負荷抵抗による連続放電を行なって、放
電持続性能を調べた。その結果を下記第１表に示した。
なお、放電持続性能は比較例の乾電池１００個の放電持
続時間（終始電圧０．９Ｖ）の平均値を１００とした時
の各実施例及び２照例の乾電池１００個の放電持続時間
の性能比の平均値として示した。
続時間（終始電圧０．９Ｖ）の平均値を１００とした時
の各実施例及び２照例の乾電池１００個の放電持続時間
の性能比の平均値として示した。
上記第１表から明らかなように、γ彰結晶の化学合成二
酸化マンガン粉末と導電材とアルカリ電解液３〜７重量
％を含む正極合剤をＯＲえた実施例１〜３は、アルカリ
電解液の配合量が前記範囲から外れる参照例１．２のア
ルカリ乾電池及びは電解二酸化マンガン粉末を正極活物
質として含む正極合剤を備えた比較例の乾電池に比べて
重負荷放電特性が向上されることがわかる。
酸化マンガン粉末と導電材とアルカリ電解液３〜７重量
％を含む正極合剤をＯＲえた実施例１〜３は、アルカリ
電解液の配合量が前記範囲から外れる参照例１．２のア
ルカリ乾電池及びは電解二酸化マンガン粉末を正極活物
質として含む正極合剤を備えた比較例の乾電池に比べて
重負荷放電特性が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でより優れた重
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アルカリ乾
を池を提供できるものである。
ンを正極活物質として用いた場合に比べでより優れた重
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アルカリ乾
を池を提供できるものである。
第１図は本発明の一実施例を示すアルカリ乾電池の断面
図である。 ｌ・・・金属缶、２・・・正極、３・・・セパｌメータ
、４・・・ゲル状負極合剤、５・・・負極集電棒、８・
・・金属封口板。
図である。 ｌ・・・金属缶、２・・・正極、３・・・セパｌメータ
、４・・・ゲル状負極合剤、５・・・負極集電棒、８・
・・金属封口板。
Claims (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
ガン粉末からなる正極活物質と導電材と水酸化カリウム
溶液からなるアルカリ電解液３〜７重量％を含む正極合
剤を具備したことを特徴とするアルカリ乾電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1138836A JPH034447A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | アルカリ乾電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1138836A JPH034447A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | アルカリ乾電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH034447A true JPH034447A (ja) | 1991-01-10 |
Family
ID=15231349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1138836A Pending JPH034447A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | アルカリ乾電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH034447A (ja) |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP1138836A patent/JPH034447A/ja active Pending
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