JPH09245785A - 電池および電池用マンガン酸化物の製造法 - Google Patents

電池および電池用マンガン酸化物の製造法

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JPH09245785A
JPH09245785A JP8047177A JP4717796A JPH09245785A JP H09245785 A JPH09245785 A JP H09245785A JP 8047177 A JP8047177 A JP 8047177A JP 4717796 A JP4717796 A JP 4717796A JP H09245785 A JPH09245785 A JP H09245785A
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JP
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strontium
battery
manganese
manganese dioxide
manganese oxide
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JP8047177A
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Jun Nunome
潤 布目
Koji Yoshizawa
浩司 芳澤
Seiji Toge
成二 峠
Takuya Nakajima
琢也 中嶋
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大電流放電において、二酸化マンガン正極の
分極が大きくパルス放電後の電池電圧回復が遅い。 【解決手段】 硫酸マンガン溶液から電解合成される二
酸化マンガン電極から剥離し、水洗、粉砕した後、ラン
タン、ストロンチウムのうち1種以上含む溶液中に投入
し攪拌することにより電解二酸化マンガン表面にランタ
ンあるいは/およびストロンチウムを含む化合物で被覆
することにより分極の小さい電池用マンガン酸化物を合
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、正極活物質にマン
ガン酸化物を用いる電池において、大電流放電特性の優
れたマンガン酸化物の製造法およびそれを用いた電池に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ストロボ用電源として入手が容易
なアルカリ乾電池が見直されている。また、簡易カメラ
(使い捨てカメラ)の需要が急激に増加し、それに伴い
この中にフラッシュ用電源として用いられているアルカ
リ乾電池も需要が増加している。このような電池に要求
される事柄としてはパルス的に大電流が流れることによ
り電池電圧が低下する時に、この低下した電圧をできる
だけ短時間に回復し次のパルス放電の可能な状態に戻す
こと、そして、このパルス放電ができるだけ多くの回数
可能なことが挙げられる。特に電圧をできるだけ短時間
に回復することが望まれている。
【0003】この問題を解決するためには様々な手法が
あるが、大電流放電時の濃度分極を低減させ、低下する
電池電圧をできるだけ抑えようとする方法、あるいは正
極活物質である二酸化マンガンの反応性を向上させると
いった方法がある。
【0004】たとえば、正極活物質である二酸化マンガ
ン粉末表面に繊維状の化学合成二酸化マンガンを析出さ
せたもの(USP5277890、USP539136
5)や、アナターゼ型の二酸化チタン粉末を電解二酸化
マンガン粉末に混合添加する(USP5342712)
方法などが提案されている。前者の場合、粒子表面に繊
維状の化学合成二酸化マンガンを析出させ粒子の見かけ
表面積を格段に増加させる事により、このような二酸化
マンガン材料の反応性を向上させるものである。後者の
アナターゼ型の二酸化チタンを添加するのは大電流放電
における濃度分極を軽減する効果をねらったものであ
る。
【0005】これらの研究開発により改善は得られるも
のの、上記のような放電において満足されるものは得ら
れていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本来、アルカリ乾電池
における正極の電位は、以下の二酸化マンガンの放電反
応式から決定される二酸化マンガンの電位であるが、実
際測定される正極電位はこの電位よりも低い。
【0007】MnO2 + H2O + e- → Mn
OOH + OH- これは、放電中において二酸化マンガン正極が、反応に
あずかるイオンや電子の移動の遅れにより分極するため
である。特に、大電流放電においてこの現象は顕著であ
り、このために電圧の回復が遅い。さらにまた、終止電
圧を0.9Vとした場合、放電途中でこの電圧に達して
しまい放電容量が十分得られていない。本発明はこのよ
うな課題を解決するもので、二酸化マンガンの分極を低
減することにより大電流放電時の電池容量を増加させ高
性能電池を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】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電極から剥離し、水洗、
粉砕した後、ランタンあるいは/およびストロンチウム
を含む溶液中に投入し攪拌することにより電解二酸化マ
ンガン表面をランタンあるいは/およびストロンチウム
を含む化合物で被覆する。前記溶液は硫酸塩水溶液であ
り、さらに、硫酸マンガンが混合されていても良い。ま
た、この溶液は空気、酸素あるいはオゾンをバブリング
しているか、NaClO3あるいはNa2282H2
などの酸化剤を含み酸化雰囲気におかれていることが好
ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】上記のマンガン酸化物を用いてア
ルカリ乾電池を作製した場合、従来の二酸化マンガンを
用いた場合に比べて正極の分極が小さい。そのメカニズ
ムについては明らかではないが以下のように推察され
る。二酸化マンガンが放電する場合、上述したように、
二酸化マンガン粒子は外部とイオンや電子の受け渡しを
行う。従来の二酸化マンガンを用いた場合はこれが速や
かに行われないために放電中に正極が大きく分極する。
【0010】一方、本発明のマンガン酸化物は粒子表面
がランタンあるいは/およびストロンチウムの化合物で
被覆されており、この表面において従来の二酸化マンガ
ンに比べて電子伝導性が著しく向上し電子の移動が速や
かに生じる。また、これらの化合物は化学合成で得られ
たもので多孔質であるため電解液を多く保持することが
可能でこのためイオンの移動が速やかに行われる。結果
としてこれらの要因により正極の分極が小さくなると思
われる。
【0011】
【実施例】本発明の効果を以下実施例により説明する。
図1に本実施例の製造プロセス概略を示した。電解によ
って陽極板上に電解二酸化マンガン(以後EMDと略
す)を析出させるまでは従来の方法と同じ方法で行っ
た。すなわち、不純物を除去した硫酸マンガン電解液を
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。
【0012】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50
μ)まで粉砕する。得られたEMDの粉末300gをラ
ンタン、ストロンチウムを含む溶液31中に分散させ攪
拌しながら処理を施す。
【0013】このとき、溶液の組成を種々に調整する。
また、処理溶液を酸化雰囲気にする場合は攪拌処理中に
酸化剤を添加するかあるいは酸化性ガス(空気、酸素あ
るいはオゾン)を吹き込む。その後、濾過・水洗・中和
・濾過・乾燥の工程を経てEMD表面をランタンあるい
は/およびストロンチウムを含む化合物で被覆した材料
を得た。処理温度・時間は本実施例では80℃・24時
間としたがこの温度は反応時間との関係で温度が低い場
合は処理時間が長くなり、本質的に材料が変化するもの
ではなかった。
【0014】また、中和工程は通常のEMD製造工程に
おける中和と同様の処理であり本発明における処理の前
に中和洗浄工程をしても大きな変化はない。本実施例の
場合は中和工程は全て溶液処理の後に行い、中和剤とし
てNaOHを用いた。
【0015】このようにして得られたランタンあるいは
/およびストロンチウム化合物被覆EMD粉末(以下E
MD/La等と略す)を用いて単3型アルカリ乾電池を
作成した。図2に本実施例で用いた単3型アルカリ乾電
池の構造断面図である。図2において1は正極合剤、2
はゲル状亜鉛負極、3はセパレータ、4はゲル状亜鉛負
極の集電子である。5は正極端子キャップ、6は金属ケ
ース、7は電池の外装缶、8は金属ケース6の開口部を
閉塞するポリエチレン製樹脂封口体、9は負極端子をな
す底板である。
【0016】ゲル状亜鉛負極は以下のようにして調整し
た。まず、40重量%の水酸化カリウム溶液(ZnOを
3重量%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。以下種々の液組成ある
いは酸化剤等の検討結果を(表1)(表2)(表3)に
示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】(実施例1)処理溶液として硫酸塩の水溶
液を用いた場合の結果を示した。放電容量は処理を施し
ていない材料を用いた場合の電池番号1の電池を100
としたときの比率で示した。放電はストロボ用途を考慮
して1.8Ω負荷で15秒オン、45秒オフのパルス放
電試験を行い、放電容量は電池電圧が0.9Vに低下す
るまでのパルス回数とした。
【0021】正極合剤としては全ての電池において黒鉛
を10%混合したものを用いた。(表1)にはランタン
の場合、(表2)にはストロンチウムの場合、(表3)
にはそれらの混合あるいはマンガンの混在の場合を示し
た。
【0022】また、分極の度合いをよりわかりやすく比
較するために1.5A定電流放電時(大電流)の典型的
な放電カーブを図3を示した。図中の点線は処理を施し
ていないEMDの場合で実線が(表1)の電池番号2で
ランタンの化合物を被覆したEMDの場合である。まず
図3より、急激に電池電圧が低下する時点はいずれの場
合も同じであるが本発明のマンガン酸化物を用いた電池
の分極が小さくなっていることがわかる。
【0023】(表1)より処理溶液は硫酸酸性にした方
が若干ではあるがより放電容量が増加する傾向がある。
(たとえば、電池番号2と電池番号9の比較より)。さ
らに、酸化剤あるいは酸化性ガスにより水溶液中を酸化
雰囲気にする方がよりよいこともわかる(たとえば、電
池番号2と電池番号4あるいは電池番号5と電池番号4
などの比較より)。酸化剤および酸化性ガスの違いによ
る効果は本実験においては大差なかった。電池番号2で
用いたEMD/La材料と処理を施していない電解二酸
化マンガン表面の電子顕微鏡観察から、処理後の表面は
凹凸が少なく何か析出物ができている様子である。これ
らのことから、図4に示すようにEMD表面の一部もし
くは全面をランタンのオキシ水酸化物などのような化合
物が被覆しているものと考えられ、これによりEMD表
面での電子やイオンの移動が速やかになり、その結果、
分極が小さくなったと思われる。
【0024】(表2)のストロンチウムに関してもラン
タンとほぼ同様な結果が得られ、この場合はEMDの表
面の一部もしくは全面をストロンチウムのオキシ水酸化
物などのような化合物が被覆しているものと考えられ
る。
【0025】(表3)に溶液中にマンガン、ランタン、
ストロンチウムを2種以上含んだ場合を示した。この結
果からマンガンイオンを混在させたものはいずれの場合
も見かけ密度が増加するという効果が得られることがわ
かった。このことは、化学合成二酸化マンガンとなる反
応がEMD表面で同時に起こり緻密な析出物として付着
したためと考えられる。酸化剤の違いによる効果は認め
られなかった。
【0026】EMD表面に被覆する化合物の被覆量を検
討するために溶液のイオン濃度・反応時間等を調整し種
々の被覆量の材料を合成した。これらの材料を使用した
単3型アルカリ乾電池のパルス放電容量の関係を図5に
示した。図の横軸はマンガン酸化物中に含まれるランタ
ンおよびストロンチウムの金属として換算した場合の総
重量%である。縦軸はパルス放電時のパルス回数(サイ
クル数)図より放電容量は被覆していないものに比べ減
少はしていないものの最適値があることがわかる。この
ことは被覆量が増加しすぎるとEMD自身の反応性が阻
害されることと思われる。以上のことよりランタンおよ
びストロンチウムの総含有量は0.1%〜10%がより
好ましい。
【0027】なお、本実施例においては硫酸塩系の水溶
液を用いたが他の硝酸塩、塩化物などでもほぼ同じ効果
が得られる。
【0028】なお、本実施例では電池としてアルカリ乾
電池を作成して特性比較を実施したが、マンガン乾電
池、有機電解液電池の一次、二次電池に使用しても同様
の効果が得られた。
【0029】
【発明の効果】以上のように、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電極から剥離し、水洗、
粉砕した後、ランタン、あるいは/およびストロンチウ
ムを含む溶液中に投入し攪拌し、電解二酸化マンガン表
面をランタンあるいは/およびストロンチウムを含む化
合物で被覆することにより、放電電位を上昇させた電池
用マンガン酸化物を合成することが可能になり、このよ
うな材料を用いた電池の大電流放電特性の改良が図れ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマンガン酸化物の製造プロセスフロー
チャートを示す図
【図2】単3型アルカリ乾電池の側断面図
【図3】本発明のマンガン酸化物を用いたアルカリ乾電
池の放電特性を示す図
【図4】ランタンあるいは/およびストロンチウムを含
む化合物被覆電解二酸化マンガン粒子の断面モデル図
【図5】ランタン、ストロンチウムの総含有量と放電容
量の関係を示す図
【符号の説明】
1 正極合剤 2 ゲル状亜鉛負極 3 セパレータ 10 EMD(電解二酸化マンガン) 11 ランタンあるいは/およびストロンチウムを含む
化合物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 琢也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マンガン酸化物を正極活物質とした電池
    において、マンガン酸化物が電解二酸化マンガン表面を
    ランタンあるいは/およびストロンチウムを含む化合物
    で被覆されてなることを特徴とした電池。
  2. 【請求項2】 マンガン酸化物中のランタンおよびスト
    ロンチウムの総含有量が0.1〜10%である請求項1
    記載の電池。
  3. 【請求項3】 硫酸マンガン溶液から電解合成される二
    酸化マンガンを電極から剥離し、水洗、粉砕した後、ラ
    ンタンあるいは/およびストロンチウムを含む溶液中に
    投入攪拌して電解二酸化マンガン表面をランタンあるい
    は/およびストロンチウムを含む化合物で被覆する電池
    用マンガン酸化物の製造法。
  4. 【請求項4】 ランタンあるいは/およびストロンチウ
    ムを含む溶液は硫酸塩水溶液である請求項3記載の電池
    用マンガン酸化物の製造法。
  5. 【請求項5】 ランタンあるいは/およびストロンチウ
    ムを含む溶液中に硫酸マンガンが混合されている請求項
    3記載の電池用マンガン酸化物の製造法。
  6. 【請求項6】 ランタンあるいは/およびストロンチウ
    ムを含む溶液は酸化剤を含んでなる請求項3記載の電池
    用マンガン酸化物の製造法。
  7. 【請求項7】 酸化剤がNaClO3あるいは/および
    Na2282H2Oである請求項6記載の電池用マンガ
    ン酸化物の製造法。
  8. 【請求項8】 ランタンあるいは/およびストロンチウ
    ムを含む溶液中に酸化性ガスを吹き込みつつ攪拌する請
    求項3記載の電池用マンガン酸化物の製造法。
  9. 【請求項9】 酸化性ガスが空気、酸素、オゾンの中か
    ら選択された少なくとも1種である請求項8記載の電池
    用マンガン酸化物の製造法。
JP8047177A 1996-02-02 1996-03-05 電池および電池用マンガン酸化物の製造法 Pending JPH09245785A (ja)

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DE69701411T DE69701411T2 (de) 1996-02-02 1997-01-31 Batterien und Verfahren zur Herstellung eines positiven aktiven Materials
US08/950,313 US5928714A (en) 1996-02-02 1997-10-14 Method of manufacturing positive active material for batteries

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102881912A (zh) * 2012-10-16 2013-01-16 常州达立电池有限公司 低功耗脉冲锂锰电池
WO2018179935A1 (ja) * 2017-03-30 2018-10-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 リチウム一次電池

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102881912A (zh) * 2012-10-16 2013-01-16 常州达立电池有限公司 低功耗脉冲锂锰电池
WO2018179935A1 (ja) * 2017-03-30 2018-10-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 リチウム一次電池
US11329268B2 (en) 2017-03-30 2022-05-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Lithium primary battery

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