JPS6086029A - β−二酸化マンガンの製法 - Google Patents

β−二酸化マンガンの製法

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JPS6086029A
JPS6086029A JP58195039A JP19503983A JPS6086029A JP S6086029 A JPS6086029 A JP S6086029A JP 58195039 A JP58195039 A JP 58195039A JP 19503983 A JP19503983 A JP 19503983A JP S6086029 A JPS6086029 A JP S6086029A
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JP
Japan
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thermal decomposition
mno2
beta
nitric acid
manganese
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Pending
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JP58195039A
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English (en)
Inventor
Akira Kamihira
上平 暁
Toshiko Aranaka
新中 資子
Masao Tamura
田村 雅雄
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】 各種触媒等に用いられるβ−二酸化マンカンの製法に関
し、特に高純度のβ−二酸化マンガンの製法に関するも
のである。
マンガンの代表的な酸化物である二酸化マンガン(Mn
Oz)は、その結晶構造の違い等から、αm:酸化マン
ガン(α−Mn 0 2 ) 、β−二酸化マンカン(
β−Mn 0 2 ) 、β−二酸化マンガン(γーM
nO2)等が知られている。そして、例えばリチウム電
池の正極、活物質として用いられる二酸化マンガンとし
ては、従来、硫酸マンガンや塩化マンガンの酸性浴から
の電解酸化によって得られる電解二酸化マンガンや中性
硫酸マンガンの沸騰溶液に過マンガン酸アルカリ溶液を
添加して得られる化学合成二酸化マンカン等のγーMn
O2が使用されている。
ところで、上述の電解酸化や化学合成て得られるγ一M
 n O 2は、かなりの量の水分を含んでいることが
知られており、また、化学量論的にもずれが生じている
と言われている。ずなわち、上記γ−MnOzをMnO
xとしたときに、X=2.0ではなくX=1.95前後
であると言われている。そして・このX二2、0からの
ずれは、6化マンガン( Mn 203)等の存在によ
るものと考えられる。
このように、γ一M n 0 2が水分を含んだり不純
物であるMn203を含んでいるために、このγーMn
O2を使用する上で種々の欠点が問題となっている。
例えば、リチウム電池においては、負極活物質として金
属リチウムを用いているので水分を極端に嫌い、もしも
上煕γ−Mn02中に水分が存在すると、この水が上記
金属リチウムと反応して電池罐の腐蝕や漏液を引き起こ
し保存特性が悪くなってしまう。また、γ−MnO2の
不純物であるMn2O3はリチウム電池においては活物
質ではないので、利用できるγ−MnO2の量がかなり
少なくなって電池の寿命を低下してしまう。あるいは、
上記γ−MnOzを固体電解コンデンサに使用した場合
には、このγ−MnOz中の水分により耐電圧、漏電流
、経時変化等の問題が生じ、また不純物であるMnzO
aにより電気抵抗の増加、耐圧信頼性、周波数特性等に
問題が生じている。さらに、上記γ−MnO2を触媒と
して用いる場合にも、上記MnzOa の存在は好まし
いものではない。
そこで従来は、上記γ−M n 02を加熱脱水してリ
チウム電池等に用いている。しかしながら、例えば電解
二酸化マンカンを350〜450°Cで熱処理しても、
本発明者等が熱分析によりその組成を解析したところ、
残存水分が1.2〜1.8チ、不純物が少なくとも7〜
18LyI)存在することが判明した。
このため、水分をほとんど含まず熱力学的に安定なβ−
Mn02が注目されている。このβ−Mn02の製法と
しては、通常は硝酸マンガン(M1](NO3)2・6
H20)を熱分解するという方法が知られており、例え
ば固体電解コンデンサにおいては、タンタルTaやアル
ミニウムA1等のバルブ金属上にホウ酸、ホウ酸アンモ
ニウム、リン酸アンモニウム等の電解質溶液から陽極酸
化法により金属酸化物被膜を形成させて、さらにこの土
に硝酸マンガンを浸漬(ディッピング)やスプレーによ
る吹付は等の手段により付着し、熱分解してβ−Mn0
2層を形成している。
しかしながら、上述のような硝酸マンガンの熱分解によ
って得られるβ−MnOzにおいてもMn2O3の混入
はさけられず、このβ−M n 02の品質を低下して
しまっている。
そこで本発明は、上述の従来の方法の有する欠点を解消
するために提案されたものであり、M11203 等の
不純物を含むことのない高純度なβ−Mn02を得るこ
とが可能なβ−M n 02の製法を提供することを目
的とする。
本発明者等は、上記目的を達成せんものと鋭意検討の結
果、硝酸マンガンの熱分解生成物をさらに硝酸を加えて
再び加熱して熱処理することにより極めて純度の高いβ
−MnO2が得られることを見出し本発明を完成したも
のであって、硝酸マンJjンを熱分解して得られる生成
物に硝酸を加え少なくとも1回再熱分解することを特徴
とするものである。
すなわち、本発明においては、先ず硝酸マンガンを熱分
解する。この硝酸マンJjンとしては、6水塩、4水塩
、3水塩、2水塩、I水塩、無水塩が知られているが、
通常は入手の容易な6水塩(Mn(Nα02・6H20
)を用いる。また、上記熱分解温度としては、170〜
500℃であることが好ましい。温度が170°Cより
も低いと上記熱分解が不十分なものとなり、500℃よ
りも高温になると生成するMnO2がさらに分解し酸素
を放出してMn2Q、を生ずる虞れがある。
続いて、上記熱分解による生成物に、硝酸を加えて再び
加熱し、再熱分解を行なう。この再熱分解における温度
条件も、先の熱分解と同様170〜500℃であること
が好ましい。上記再熱分解時に加える硝酸の景は、上記
熱分解による生成物ioo、yあたり0.52グラム当
量以上であることが好ましい。また、上記再熱分解は必
要に応じて複数回繰り返し行なってもよい。このように
再熱分解を繰り返すことにより得られるβ−Mn02の
純度はさらに向上する。
上記硝酸による再熱分解を行なうことにより、純度の高
いβ−MnOzが生成する。
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお
、本発明がこれら実施例に限定されるものでないことは
言うまでもない。
実施例1 硝酸マンガン(Mn (NO3)2 ・6H20) 1
00 gを磁製るつぼに入れて、電気炉中で1時間当り
20℃の割合で250℃まで昇温し上記硝酸マンガンを
熱分解した。この熱分解による生成物の大部分は上記磁
製るつぼの側壁に強固に付着しており、残りの部分(全
体の%程度)は上記磁製るつぼの底部に粉末状に析出し
ていた。
X線回折計により上記熱分解による生成物を解析したと
ころ、上記磁製るつぼの底部に析出したものはβ−Mn
O2単相で結晶性の良いものであったが、上記磁製るつ
ぼの側壁に付着したものはβ−MnO2にMn2O3が
混在していることが確認された。
上記熱分解による生成物を全て取り出し、よく混合して
メノウ乳鉢で粉砕した。これを再び磁製るつぼ内に移し
、濃硝酸12m1を加えて再び1時間当り20°Cの割
合で250℃まで昇温し熱分解した。このとき、得られ
た生成物は磁製るつぼの側壁には付着せず底部に留まっ
ていた。
得られた生成物の走査型電子顕微鏡写真を第1図及び第
2図に示す。なお、第1図は拡大倍率4000倍、第2
図は拡大倍率2700倍での電子顕微鏡写真である。こ
れら第1図及び第2図より、得られるβ−M n O2
は粒径が約10μm前後の粒子であり、β−M n O
2の結晶成長面がはっきりと現われており個々の粒子が
単結晶であることがわかる。
また、得られた生成物の回折X線スペクトルを第3図に
示す。この回折X線スペクトルをハナワルト法により解
析したところ、A S TM (Tl〕eAmeric
an 5ociety for Testing Ma
terials )カード12−716と一致し、β−
M n O2単相であることが確認された。
これに対し、硝酸マンカンの熱分解生成物の回折X線ス
ペクトルを第4図に示す。この第4図から硝酸マンカン
熱分解生成物には、ASTMカード12−716に一致
するβ−MnOzとASTMカード10−69に一致す
るMn 203とが混在していることが分かる。
したがって、上記硝酸マンガン熱分解生成物に硝酸を加
えて再熱分解することにより混在するM11203が酸
化されてβ−MnO2となり、第3図においてM+12
03に基づくピークが消失していることからも分かるよ
うに高純度のβ−MnOzが生成することが明らかであ
る。
さらに、本実施例により得られた生成物を1分間当り1
0℃の昇温速度で熱重量分析により分析した。結果を第
5図に示す。第5図中、aは本実施例による生成物の熱
分解曲線、bは市販の電解二酸化マンカン(γ−MnO
2)の熱分解曲線、Cは市販の電解二酸化マンガン(γ
−MnOz)を400℃で20時間熱処理したものの熱
分解曲線をそれぞれ示す。なお、この第5図において、
縦軸は最終的に得られるMnz03の量から逆算するこ
とによりめられるM n 02の理論量を100%とし
たときの相対重量を示す。すなわち、本実施例で得られ
る生成物においては、熱分解前(500°C以下)での
重量が理論量とよく一致し、不純物や水分をほとんど含
まないことが分かる。これに対し、市販の電解二酸化マ
ンガンは、昇温8SJ lま上記理論量を大幅に上回り
、昇温するに従って重量が減少して350〜500℃付
近では理論量を下回っている。これは、上記市販の電解
二酸化マンガンがかなりの量の水分を含んでおり、また
、Mnz03の如き不純物も含むことによると考えられ
る。また、市販の電解二酸化マンガンを400℃で20
時間熱処理したものにおいては、水分による重量の減少
はほとんど見られないが、熱分解前の重量が理論量を下
回り、不純物を含んでいることが分かる。
以上のX線回析や熱重量分析の結果より、本実施例にお
いては高純度のβ−M n O2が得られたことが明白
である。
実施例2 。
硝酸マンガン(’ Mn(NO3)2・6H2’O) 
100 fJを磁製るつぼに入れて、電気炉中で1時間
当り10℃の割合で250℃まで昇温し上記硝酸マンガ
ンを熱分解した。このとき、生成物の%程度が磁製るつ
ぼの底部に粉末状に析出した。
さらに、先の実施例1と同様に硝酸を加えて再熱分解し
たところ、実施例1と同様に高純度のβ−M +i 0
2が得られた。
実施例3 硝酸マンガフ (Mn(NO3)z−6I−120) 
100 、!i’をテフロン製るつぼに入れ、1時間当
り10℃の割合で200℃まで昇温し、上記硝酸マンガ
ンを熱分解した。この(!:き、生成物の%程度がテフ
ロン製るつぼの底部に粉末状に析出した。
さらに、先の実施例1と同様にメノウ乳鉢で粉砕後、濃
硝酸5 mlを加えて再び1時間当りlOoCの割合で
200℃まで昇温し再熱分解したところ、実施例1と同
様に高純度のβ−M n O2が得られた。
比較例1 硝酸マンガフ (Mn (NO3)2−5H20) 1
00 gに濃硝酸を加え、1時間当り12℃の割合で2
80°Cまて昇温して熱分解した。上記濃硝酸の添加量
を徐々に増やし、最終的には上記濃硝酸を26.3ml
加えて上記熱分解を行なったが、X綜回折による解析の
結果、Mn+Os を完全に除去することはできなかっ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明を適用した実施例により得ら
れるβ−Mn O2の粒子を写真で示す図であり、第1
図は拡大倍率4000倍の走査顕微鏡写真、第2図は拡
大倍率2700倍の走査顕微鏡写真である。 第3図はその回折X線スペクトルを示ず図である。 第4図は硝酸マンカンの熱分解生成物の回折X線スペク
トルを示す図である。 第5図は本発明を適用した実施例により得られるβ−M
nO2の熱分解曲線を市販の電解二酸化マンガンの熱分
解曲線と比較して示すグラフである。 特許出願人 ソニー株式会社 代理人 弁理士 小 池 晃 同 1) 村 榮 − 手続補正書(自発) 昭和58年 2月 6日 昭和58年 特 許 願第195039号2、発明の名
称 β−4酸化マンガンの製法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京部品用凶兆品用6丁目7番35号氏名 (2
18)ソ ニ − 株 式 会 社(名称) 代表者 
大 賀 典 雄 4、代理人 住所 〒105東京都港区虎ノ門二丁目6番4号自発 6、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄及び「図面の簡単な
説明」の欄 (7−1) 明細書第6ページ第4行目にrloogJとある記載を
rl、oogJ と補正する。 (7−2) 明細書第7ページ第15行目から同ページ第16行目に
亘ってr4000倍」とある記載を「4600倍」と補
正する。 (7−3) 明細書第7ページ第16行目にr2700倍」とある記
載をr3200倍」と補正する。 (7−4) 明細書第8ページ第6行目にrl2−716Jとある記
載をr24−735Jと補正する。 (7−5) 明細書第8ページ第11行目にrl2−716」とある
記載をr24−7354と補正する。 (7−6) 明細書第11ページ第18行目にr4000倍」とある
記載をr4600倍」と補正する。 (7−7) 明細書第11ページ第19行目にr2700倍」とある
記載をr3200倍」と補正する。 以」ニ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 硝酸マンガンを熱分解して得られる生成物に硝酸を加え
    少なくとも1回再熱分解することを特徴とするβ−二酸
    化マンガンの製法。
JP58195039A 1983-10-18 1983-10-18 β−二酸化マンガンの製法 Pending JPS6086029A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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