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JP2001114521A - Manganese oxide and its production method - Google Patents

Manganese oxide and its production method

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Publication number
JP2001114521A
JP2001114521A JP2000133524A JP2000133524A JP2001114521A JP 2001114521 A JP2001114521 A JP 2001114521A JP 2000133524 A JP2000133524 A JP 2000133524A JP 2000133524 A JP2000133524 A JP 2000133524A JP 2001114521 A JP2001114521 A JP 2001114521A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manganese
tetroxide
hydroxide
tapping density
density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000133524A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Usui
臼井  猛
Hiroyuki Ito
博之 伊藤
Tokuyoshi Iida
得代志 飯田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanaka Chemical Corp
Original Assignee
Tanaka Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanaka Chemical Corp filed Critical Tanaka Chemical Corp
Priority to JP2000133524A priority Critical patent/JP2001114521A/en
Publication of JP2001114521A publication Critical patent/JP2001114521A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正方晶系に属し、高純度であり、高タッピン
グ密度の四三酸化マンガン、およびその製造方法を提供
する。 【解決手段】 本発明にかかる四三酸化マンガン
は、水溶液中で、マンガンイオンと錯化剤を反応させて
マンガン錯塩を形成し、該マンガン錯塩とアルカリ金属
水酸化物を反応させて水酸化マンガンを生成し、該水酸
化マンガンと酸化剤を反応させて製造されることを特徴
とするものであり、正方晶系に属し、高純度かつ高タッ
ピング密度である。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manganese tetroxide belonging to a tetragonal system, having a high purity and a high tapping density, and a method for producing the same. SOLUTION: The trimanganese tetroxide according to the present invention is formed by reacting a manganese ion with a complexing agent in an aqueous solution to form a manganese complex salt, and reacting the manganese complex salt with an alkali metal hydroxide to form manganese hydroxide. Which is produced by reacting the manganese hydroxide with an oxidizing agent, belongs to a tetragonal system, has high purity and high tapping density.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、正方晶系に属し、
高純度かつ高タッピング密度の四三酸化マンガン、およ
びその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a tetragonal system,
The present invention relates to a high purity and high tapping density manganese tetroxide and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】高性能電池用活物質原料としては、高密
度でありかつ不純物の含有量の少ない高純度の酸化マン
ガンが必要とされる。かかる酸化マンガンとして高密度
の電解二酸化マンガンが知られているが、製造工程が多
くかつ複雑であるため高コストとなるという問題点があ
った。また、四三酸化マンガンも一部製造され使用され
てはいるが、従来公知の製造法では高性能電池用活物質
原料として必要とされる高純度かつ高タッピング密度で
ある四三酸化マンガンを得るには十分でなかった。すな
わち、従来四三酸化マンガンはマンガンの水酸化物、硫
酸塩、炭酸塩等を空気中または酸素雰囲気で約1000
℃の高温で加熱することや、電解二酸化マンガンを10
50℃の高温で加熱することににより製造されている
が、副生成物としての三二酸化マンガンが混合すること
から高純度のものを得ることは困難であった。
2. Description of the Related Art A high-purity manganese oxide having a high density and a low impurity content is required as a raw material for an active material for a high-performance battery. Although high-density electrolytic manganese dioxide is known as such manganese oxide, there is a problem that the cost is high due to many and complicated manufacturing steps. In addition, although trimanganese tetroxide is partially produced and used, a conventionally known production method obtains manganese tetroxide with high purity and high tapping density required as a raw material for an active material for a high-performance battery. Was not enough. That is, conventionally, manganese tetroxide has a hydroxide, sulfate, carbonate or the like of manganese of about 1000 in air or oxygen atmosphere.
Heating at a high temperature of 10 ° C.
Although it is produced by heating at a high temperature of 50 ° C., it is difficult to obtain a high-purity product because manganese trioxide as a by-product is mixed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の方法
では製造することができなかった、高性能電池用活物質
原料として使用できる高純度(すなわち不純物としての
三二酸化マンガンの含有量の低い)かつ高密度(すなわ
ち高いタッピング密度)の四三酸化マンガンおよびその
製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a high-purity (that is, low-manganese sesquioxide as an impurity) which can not be produced by the conventional method and can be used as a raw material for a high-performance battery. ) And high density (that is, high tapping density) and a method for producing the same.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者は、水溶液中で
生成したマンガン錯塩から水酸化マンガンを形成し、得
られた水酸化マンガンを水溶液中で適当な酸化剤により
酸化することにより不純物としての三二酸化マンガンの
生成量が低くかつ高いタッピング密度を有する正方晶系
の四三酸化マンガンが得られることを見出し本発明を完
成した。
Means for Solving the Problems The present inventors have formed manganese hydroxide from a manganese complex formed in an aqueous solution, and oxidized the obtained manganese hydroxide in an aqueous solution with an appropriate oxidizing agent to produce manganese hydroxide as an impurity. It has been found that a tetragonal trimanganese tetraoxide having a low amount of manganese trioxide and a high tapping density can be obtained.

【0005】すなわち、本発明は、正方晶系に属し、高
純度かつ高タッピング密度の四三酸化マンガンを提供す
るものである。
That is, the present invention provides a tetragonal manganese oxide of high purity and high tapping density which belongs to the tetragonal system.

【0006】さらに、本発明にかかる四三酸化マンガン
は、前記タッピング密度が1.6g/cc以上であるこ
とを特徴とするものである。
Further, the trimanganese tetroxide according to the present invention is characterized in that the tapping density is 1.6 g / cc or more.

【0007】また、本発明にかかる四三酸化マンガン
は、不純物として含まれる三二酸化マンガンの(22
2)面のピークの強度が、四三酸化マンガンの(10
3)面のピーク強度の1%以下であることを特徴とする
ものである。
Further, the trimanganese tetroxide according to the present invention contains (22)
2) The peak intensity of the plane is (10
3) The peak intensity of the surface is 1% or less.

【0008】また、本発明にかかる正方晶系に属し、高
純度高タッピング密度の四三酸化マンガンを製造する方
法は、水溶液中で、マンガンイオンと錯化剤を反応させ
てマンガン錯塩を形成し、該マンガン錯塩とアルカリ金
属水酸化物を反応させて水酸化マンガンを生成し、該水
酸化マンガンと酸化剤を反応させて四三酸化マンガンを
得ることを特徴とするものである。
The method for producing tetragonal manganese oxide of high purity and high tapping density according to the present invention comprises reacting a manganese ion with a complexing agent in an aqueous solution to form a manganese complex salt. Reacting the manganese complex with an alkali metal hydroxide to form manganese hydroxide, and reacting the manganese hydroxide with an oxidizing agent to obtain trimanganese tetroxide.

【0009】さらに、本発明にかかる四三酸化マンガン
の製造方法は、前記錯化剤が、アンモニア、ヒドラジ
ン、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸、ウラシ
ル二酢酸、およびグリシンからなる群から選ばれる少な
くとも1つであることを特徴とするものである。
Further, in the method for producing trimanganese tetroxide according to the present invention, the complexing agent may be at least one selected from the group consisting of ammonia, hydrazine, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, uracil diacetate, and glycine. It is characterized by one.

【0010】また、本発明にかかる四三酸化マンガンの
製造方法は、前記酸化剤が、酸素、過塩素酸塩および塩
素酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1つであるこ
とを特徴とするものである。
The method for producing trimanganese tetroxide according to the present invention is characterized in that the oxidizing agent is at least one selected from the group consisting of oxygen, perchlorate and chlorate. It is.

【0011】以下、本発明を実施の形態に即して詳細に
説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】四三酸化マンガン 本発明の四三酸化マンガンは、X線回折により正方晶系
に属し、平均粒径10〜15μmの球状形状を有する。
また比較的規則正しい配列を示す結晶性であって、正方
晶系のスピネル構造を有する。細孔はメゾポアー(me
sopore)構造で、トンネル構造や層状構造の中間
の結晶構造である。かかる性質は、リチウムイオン二次
電池正極物質原料として好適である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Manganese tetroxide The manganese tetroxide of the present invention belongs to a tetragonal system by X-ray diffraction and has a spherical shape with an average particle size of 10 to 15 μm.
Further, it is crystalline showing a relatively regular arrangement and has a tetragonal spinel structure. The pores are mesopores (me
sopore) structure, which is an intermediate crystal structure between a tunnel structure and a layered structure. Such a property is suitable as a positive electrode material for a lithium ion secondary battery.

【0013】さらに含まれる不純物の三二酸化マンガン
の含有量は、X線回折により、三二酸化マンガンに属す
る(222)面のピークの強度が四三酸化マンガンに属
する(103)面のピーク強度の1%以下である。従来
の二酸化マンガン焼成方法により得られる四三酸化マン
ガンにおいては、三二酸化マンガンの上記(222)面
のピークの強度は約5%であることに比較すると極めて
低く、高性能電池用活物質原料として十分な純度であ
る。
Further, the content of the impurity, manganese trioxide, is determined by X-ray diffraction such that the peak intensity of the (222) plane belonging to trimanganese dioxide is one of the peak intensity of the (103) plane belonging to trimanganese tetraoxide. % Or less. In the case of trimanganese tetroxide obtained by the conventional manganese dioxide firing method, the peak intensity of the (222) plane of the manganese trioxide is extremely low as compared with about 5%, and as an active material for a high-performance battery. It is of sufficient purity.

【0014】本発明の四三酸化マンガンは、さらに高タ
ッピング密度を示すものであり、少なくとも2.2g/
cc以上のものである。従来の二酸化マンガン焼成方法
により製造される四三酸化マンガンが約1.4g/cc
以下であることに比較すると、高性能電池用活物質原料
として十分な密度である。このことから、リチウム二次
電池正極材料原料として用いた場合、得られる正極活物
質は高密度化され、電池への充填密度が向上し、電池内
の正極活物質の量が増えることによる単位体積当たりの
放電容量が向上する。製造方法 本発明にかかる正方晶系に属し、高純度高タッピング密
度の四三酸化マンガンの製造方法は、まず水溶液中でマ
ンガンイオンと錯化剤を反応させてマンガン錯塩を形成
し、そのマンガン錯塩をアルカリ金属水酸化物と反応さ
せて水酸化マンガンの粒子を生成させ、さらに該水酸化
マンガンの生成中、またはその後に水溶液中で酸化剤と
反応させて四三酸化マンガン粒を得ることを特徴とする
ものである。 (1) 使用可能なマンガンイオンの原料は、水溶液中
で生成するマンガンイオンが錯化剤と錯体を形成可能な
ものであればよく特に制限はない。好ましく使用可能な
マンガンイオンの原料は、硫酸マンガン、硝酸マンガ
ン、塩化マンガンが挙げられる。反応に使用する水溶液
濃度は10〜80%、より好ましくは20〜80%であ
る。
The manganese tetroxide of the present invention further exhibits a high tapping density, and has at least 2.2 g / g.
More than cc. About 1.4 g / cc of manganese tetroxide produced by the conventional manganese dioxide firing method
Compared to the following, the density is sufficient as an active material for a high-performance battery. Thus, when used as a positive electrode material for a lithium secondary battery, the obtained positive electrode active material has a higher density, the packing density in the battery has been improved, and the unit volume due to the increased amount of the positive electrode active material in the battery has been increased. Per discharge capacity is improved. Production Method A method for producing tetragonal trimanganese oxide of high purity and high tapping density, which belongs to the tetragonal system according to the present invention, comprises first reacting a manganese ion with a complexing agent in an aqueous solution to form a manganese complex salt. Is reacted with an alkali metal hydroxide to form manganese hydroxide particles, and is further reacted with an oxidizing agent in an aqueous solution during or after the production of the manganese hydroxide to obtain trimanganese oxide particles. It is assumed that. (1) The raw material of manganese ions that can be used is not particularly limited as long as manganese ions generated in an aqueous solution can form a complex with a complexing agent. Manganese ion raw materials that can be preferably used include manganese sulfate, manganese nitrate, and manganese chloride. The concentration of the aqueous solution used for the reaction is 10 to 80%, more preferably 20 to 80%.

【0015】本発明においてはマンガンイオンと水溶液
中で錯体を形成する錯化剤としては、アンモニア、アン
モニウムイオン供給物、ヒドラジン、エチレンジアミン
四酢酸、ニトリト酢酸、ウラシル二酢酸、グリシンが挙
げられる。アンモニウムイオン供給物には、硫酸アンモ
ニウム、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウムが挙げら
れるが、適当なアルカリを用いて中和する必要がある。
錯化剤の濃度は、錯体を十分形成させかつ反応溶液のp
Hを大きく変化させないように、マンガンイオンに対し
て1〜6モルであることが好ましい。
In the present invention, examples of the complexing agent which forms a complex with manganese ions in an aqueous solution include ammonia, an ammonium ion supply, hydrazine, ethylenediaminetetraacetic acid, nitritoacetic acid, uracil diacetate, and glycine. Examples of the ammonium ion supply include ammonium sulfate, ammonium chloride, and ammonium acetate, which need to be neutralized using a suitable alkali.
The concentration of the complexing agent is such that the complex is sufficiently formed and the p
The amount is preferably 1 to 6 mol with respect to the manganese ion so that H is not greatly changed.

【0016】錯体形成反応条件についても特に制限はな
いが、十分な容積を有する反応容器中に、攪拌しつつマ
ンガン塩水溶液と錯化剤水溶液とを連続的に添加して混
合して反応させる。反応温度は特に制限はないが、水溶
液中の温度を10〜90℃、好ましくは30℃〜60℃
に維持することが好ましい。また中和が必要な場合には
予め若しくは同時にアルカリを添加することができる。
反応はほぼ混合と同じに終了するが、さらに数時間錯体
形成反応を完了するために攪拌することも好ましい。反
応は、例えば得られる錯体の特有のUV/VIS吸収ス
ペクトルの測定により容易にモニター可能である。
The conditions for the complex formation reaction are not particularly limited, but the manganese salt aqueous solution and the complexing agent aqueous solution are continuously added to a reaction vessel having a sufficient volume with stirring, and the mixture is reacted. The reaction temperature is not particularly limited, but the temperature in the aqueous solution is 10 to 90 ° C, preferably 30 to 60 ° C.
Is preferably maintained. When neutralization is required, an alkali can be added in advance or simultaneously.
The reaction is almost completed in the same manner as the mixing, but it is also preferable to stir for several hours to complete the complex formation reaction. The reaction can be easily monitored, for example, by measuring the characteristic UV / VIS absorption spectrum of the resulting complex.

【0017】(2) 本発明においてはさらに、前記
(1)で生成した溶液中の錯体を、金属水酸化物により
pHを8〜12、好ましくは9〜12に調整することで
水酸化マンガン(粒子)を形成させる。かかる金属水酸
化物には例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが挙
げられる。この水酸化マンガン(粒子)形成工程におい
ては溶液を攪拌し、かつ反応温度を10℃〜90℃、好
ましくは30℃〜60℃に維持することが好ましい。粒
子の形成過程や粒子径には、反応容器の形状、攪拌方
法、反応溶液中の反応物の濃度、反応時間、反応温度、
反応の際の溶液のpH等に依存するが、これらの反応条
件を適宜選択し最適化することは当業者により容易であ
る。例えば、温度が低いと反応が十分進行せず不完全な
結晶となり、一方温度が高すぎると反応速度が大きくな
り粒子が十分成長せず低密度の粒子となる。反応時間は
10時間〜50時間が好ましい。反応の際のpHは8以
上で可能であるが、特に9〜12であることが好まし
い。 (3) 本発明においては、前記(2)で生成した溶液
中の水酸化マンガン粒子を、さらに水溶液中で比較的低
温で酸化剤により酸化処理して四三酸化マンガンとする
ことを特徴とするものである。前記酸化剤を用いた酸化
処理としては、オゾンガス、酸素ガス、または酸素を含
む混合ガス(空気を含む)を溶液中に吹き込む方法が可
能である。また、過塩素酸塩、塩素酸塩等の酸化剤の水
溶液を添加する方法が可能である。
(2) In the present invention, the pH of the complex in the solution produced in the above (1) is adjusted to 8 to 12, preferably 9 to 12 with a metal hydroxide, so that manganese hydroxide ( Particles). Examples of such a metal hydroxide include sodium hydroxide and potassium hydroxide. In the manganese hydroxide (particle) forming step, it is preferable to stir the solution and maintain the reaction temperature at 10 ° C to 90 ° C, preferably 30 ° C to 60 ° C. The process of particle formation and particle size include the shape of the reaction vessel, stirring method, concentration of reactants in the reaction solution, reaction time, reaction temperature,
Depending on the pH of the solution during the reaction, etc., it is easy for those skilled in the art to appropriately select and optimize these reaction conditions. For example, when the temperature is low, the reaction does not proceed sufficiently, resulting in incomplete crystals. On the other hand, when the temperature is too high, the reaction speed increases, and the particles do not grow sufficiently, resulting in low density particles. The reaction time is preferably from 10 hours to 50 hours. The pH at the time of the reaction can be 8 or more, but it is particularly preferably 9 to 12. (3) The present invention is characterized in that the manganese hydroxide particles in the solution produced in the above (2) are further oxidized with an oxidizing agent in an aqueous solution at a relatively low temperature to obtain trimanganese oxide. Things. As the oxidation treatment using the oxidizing agent, a method of blowing ozone gas, oxygen gas, or a mixed gas containing oxygen (including air) into a solution is possible. Further, a method of adding an aqueous solution of an oxidizing agent such as perchlorate or chlorate is possible.

【0018】得られる四三酸化マンガンは分離後、例え
ば円筒形の回転式乾燥機で加熱乾燥することができる。
本発明にかかる製造方法にて得られる四三酸化マンガン
の純度(含まれる三二酸化マンガン)はX線回折法によ
り分析することができる。ここで特に三二酸化マンガン
に属する(222)面のピークの強度と四三酸化マンガ
ンに属する(103)面のピーク強度を定量することが
好ましい。さらにタッピング密度は通常の測定法には制
限はなく、例えば市販のタッピング密度測定器が好まし
く使用可能である。
After the obtained trimanganese tetroxide is separated, it can be dried by heating, for example, with a cylindrical rotary drier.
The purity of manganese tetroxide (contained manganese trioxide) obtained by the production method according to the present invention can be analyzed by X-ray diffraction. Here, it is particularly preferable to quantify the peak intensity of the (222) plane belonging to manganese trioxide and the peak intensity of the (103) plane belonging to trimanganese tetroxide. Further, the tapping density is not limited to a usual measuring method. For example, a commercially available tapping density measuring instrument can be preferably used.

【0019】本発明の四三酸化マンガンを用いて、リチ
ウム塩を混合、焼成して得られる、リチウムイオン二次
電池用正極活物質としてのリチウムマンガン複合酸化物
及びスピネル系マンガン酸リチウムLiMn24、 斜
方晶系LiMnO2および電圧3V系のLi2Mn49
Li4Mn512などの原料として使用可能である。
Lithium manganese composite oxide and spinel lithium manganese oxide LiMn 2 O as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, obtained by mixing and firing a lithium salt using the trimanganese tetroxide of the present invention. 4 , orthorhombic LiMnO 2 and voltage 3V Li 2 Mn 4 O 9 ,
It can be used as a raw material such as Li 4 Mn 5 O 12 .

【0020】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に
説明するが、これに限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but it should not be construed that the invention is limited thereto.

【0021】[0021]

【実施例】(実施例1)攪拌機を備えた15Lの円筒形
反応槽に水を10L入れて温度を60℃に保持した。そ
こに1Lの20%硫酸マンガン水溶液と、0.1Lの5
%アンモニア水溶液とをそれぞれ攪拌しながら添加して
混合した。さらに反応溶液のpHを20%水酸化ナトリ
ウム溶液を0.5L添加してpHを9.0にし、水酸化
マンガン粒子を形成させた。水酸化マンガンの粒子が生
成した後、酸素ガスを0.2L/minにてバブリング
しながら5時間攪拌した。得られた四三酸化マンガン粒
子を濾過して集めた。さらに、100℃の熱風雰囲気下
で10時間乾燥した。
EXAMPLES Example 1 10 L of water was charged into a 15 L cylindrical reaction tank equipped with a stirrer, and the temperature was maintained at 60 ° C. There, 1L of 20% manganese sulfate aqueous solution and 0.1L of 5%
% Aqueous ammonia solution was added and mixed with stirring. Further, the pH of the reaction solution was adjusted to 9.0 by adding 0.5 L of a 20% sodium hydroxide solution to form manganese hydroxide particles. After the manganese hydroxide particles were generated, the mixture was stirred for 5 hours while bubbling oxygen gas at 0.2 L / min. The obtained trimanganese tetroxide particles were collected by filtration. Further, it was dried in a hot air atmosphere at 100 ° C. for 10 hours.

【0022】得られた四三酸化マンガン(試料1とす
る)のX線回折による分析を以下のように行った。 試料の調整:上で得られた四三酸化マンガン粒子をその
まま使用した。 測定装置と条件:株式会社理学製、RINT2000
(Cu−Kα) 測定結果:三二酸化マンガン(222)面のピークはほ
とんど観測されなかった。
The obtained manganese tetroxide (sample 1) was analyzed by X-ray diffraction as follows. Preparation of sample: The trimanganese tetroxide particles obtained above were used as they were. Measuring device and condition: RINT2000, manufactured by Rigaku Corporation
(Cu-Kα) Measurement result: Almost no peak was observed on the manganese trioxide (222) plane.

【0023】また、得られた四三酸化マンガンのタッピ
ング密度を以下のように測定した。試料の調整:上で得
られた四三酸化マンガン粒子を以下のように使用した。
20mLセル[C]の質量を測定し[A]、48meshの
フルイで結晶をセルに自然落下して充填した。4cmス
ペーサー装着のセイシン企業株式会社製、「TAPDE
NSER KYT3000」を用いて200回タッピン
グ後セルの質量[B]と充填容積[D]を測定した。次式に
より計算した。 タップ密度=(B−A)/D g/ml かさ密度=(B−A)/C g/ml 測定結果:1.65g/cc 得られた四三酸化マンガンの平均粒径を以下のように測
定した。 試料の調整:上で得られた四三酸化マンガン粒子をその
まま使用した。 測定装置と条件:堀場製作所製LA−910を使用し、
操作手順書に従った。 測定結果:12.0μm (実施例2、3)水酸化マンガン粒子を形成させる反応
溶液のpHを10.0および11.0とした他は実施例
1と同様の条件で四三酸化マンガンを製造し、X線回折
分析とタッピング密度測定を行った。それぞれ試料2、
3とする。
The tapping density of the obtained trimanganese tetroxide was measured as follows. Sample preparation: The trimanganese tetroxide particles obtained above were used as follows.
The mass of the 20 mL cell [C] was measured [A], and the crystal was naturally dropped into the cell with a 48 mesh screen and filled. "TAPE" manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd. with 4cm spacer
After tapping 200 times using "NSER KYT3000", the mass [B] and the filling volume [D] of the cell were measured. It was calculated by the following equation. Tap density = (BA) / D g / ml Bulk density = (BA) / C g / ml Measurement result: 1.65 g / cc The average particle size of the obtained manganese tetroxide is as follows. It was measured. Preparation of sample: The trimanganese tetroxide particles obtained above were used as they were. Measurement device and conditions: Using LA-910 manufactured by Horiba,
The operating procedure was followed. Measurement result: 12.0 μm (Examples 2 and 3) Manganese manganese oxide was produced under the same conditions as in Example 1 except that the pH of the reaction solution for forming manganese hydroxide particles was 10.0 and 11.0. Then, X-ray diffraction analysis and tapping density measurement were performed. Sample 2,
3 is assumed.

【0024】その結果X線回折結果からは、三二酸化マ
ンガン(222)面のピークは観測されなかった。タッ
ピング密度はそれぞれ1.70g/cc、1.68g/
ccであった。 (比較例1)市販のタッピング密度が2.0g/ccの
重質炭酸マンガンを1000℃で空気中で5時間加熱し
た。実施例1と同様の方法で物性を測定した。得られた
四三酸化マンガンは、結晶型がゆがんだスピネル系の体
心正方格子であり、タッピング密度は1.42g/cc
であった(試料4とする)。 (比較例2)1x1(Pyrolusite或いはβー
MnO2)と2x1(Ramsdelite)のトンネ
ル構造を持った混晶体でタッピング密度が2.0g/c
cである電解二酸化マンガンを1050℃で空気中で4
時間加熱した。実施例1と同様の方法で物性を測定し
た。得られた四三酸化マンガンは、結晶型がゆがんだス
ピネル系の体心正方格子であり、タッピング密度は1.
80g/ccであった(試料5とする)。 (実施例4)実施例1、2、3および比較例1、2で得
られた試料1、2、3、4、5に、水酸化リチウムをマ
ンガンとリチウムのモル比が2.0:1.1になるよう
に加えてよく混合した。得られた混合物を焼成炉で75
0℃、12時間、空気気流中で焼成酸化してスピネル系
マンガン酸リチウム(LiMn24)を得た。
As a result, no peak on the manganese trioxide (222) plane was observed from the X-ray diffraction results. The tapping densities are 1.70 g / cc and 1.68 g / cc, respectively.
cc. Comparative Example 1 A commercially available heavy manganese carbonate having a tapping density of 2.0 g / cc was heated at 1000 ° C. in air for 5 hours. Physical properties were measured in the same manner as in Example 1. The obtained manganese tetroxide is a spinel-based body-centered square lattice with a distorted crystal form, and a tapping density of 1.42 g / cc.
(Referred to as sample 4). (Comparative Example 2) A mixed crystal having a tunnel structure of 1 × 1 (Pyrolusite or β-MnO 2 ) and 2 × 1 (Ramsdelite) and a tapping density of 2.0 g / c
c) electrolytic manganese dioxide in air at 1050 ° C.
Heated for hours. Physical properties were measured in the same manner as in Example 1. The obtained manganese tetroxide is a spinel body-centered square lattice with a distorted crystal form, and a tapping density of 1.
It was 80 g / cc (sample 5). (Example 4) Samples 1, 2, 3, 4, and 5 obtained in Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples 1 and 2 were each prepared by adding lithium hydroxide having a molar ratio of manganese to lithium of 2.0: 1. And mixed well. The obtained mixture is placed in a firing furnace for 75 hours.
The resultant was calcined and oxidized at 0 ° C. for 12 hours in an air stream to obtain spinel lithium manganate (LiMn 2 O 4 ).

【0025】それぞれ得られた試料の粉末と導電剤カー
ボンブラックと粘結剤のフッ素樹脂を重量比で85:
7.5:7.5の割合で混合し、2トン/cm2の圧力
で圧縮して直径15mmのペレットを作成した。負極は
Li−Al合金をアルゴン雰囲気下で、厚み0.3mm
のシートに圧延し、直径15mmの円盤に打ち抜き負極
とした。
The powder of the obtained sample, the conductive agent carbon black and the binder fluorocarbon resin were mixed in a weight ratio of 85:
The mixture was mixed at a ratio of 7.5: 7.5, and compressed at a pressure of 2 ton / cm 2 to form a pellet having a diameter of 15 mm. The negative electrode was made of a Li-Al alloy under an argon atmosphere and had a thickness of 0.3 mm.
, And punched out into a disk having a diameter of 15 mm to obtain a negative electrode.

【0026】電解液として、エチレンカーボネート:プ
ロピレンカーボネート=1:1の溶液にLiPF6を加
えた非水電解液を用いた。
As the electrolyte, a non-aqueous electrolyte prepared by adding LiPF6 to a solution of ethylene carbonate: propylene carbonate = 1: 1 was used.

【0027】充放電サイクルテスト、初期放電容量テス
トなどは、20℃、1mAの定電流で、充電上限4.3
V、放電下限電圧2.8Vにそれぞれ限定し、充放電を
繰り返した。下記(比較例3)の電解二酸化マンガンよ
り合成したスピネル系マンガン酸リチウム試料を正極と
した初期放電容量を100としたときのそれぞれの資料
の初期放電容量の値を比較した。その結果、試料1、
2、3、4、5でそれぞれ120、118、115、9
4、97であった。 (比較例3)電解二酸化マンガンに水酸化リチウム1水
塩をマンガンとリチウムのモル比が2:1.1になるよ
うに加えてよく混合した。得られた混合物を焼成炉で7
50℃、12時間、空気気流中で焼成酸化してスピネル
系マンガン酸リチウム(LiMn24)を得た。実施例
4と同様にリチウム電池用正極を作成した。
The charge / discharge cycle test, the initial discharge capacity test, and the like were performed at a constant current of 20 ° C. and 1 mA, and the upper limit of charge was 4.3.
V and discharge lower limit voltage of 2.8 V, respectively, and charging and discharging were repeated. The initial discharge capacity of each sample was compared when the initial discharge capacity was set to 100 using a spinel-based lithium manganate sample synthesized from the following electrolytic manganese dioxide as a positive electrode (Comparative Example 3). As a result, Sample 1,
120, 118, 115, 9 at 2, 3, 4, 5 respectively
4,97. (Comparative Example 3) Lithium hydroxide monohydrate was added to electrolytic manganese dioxide so that the molar ratio of manganese to lithium was 2: 1.1 and mixed well. The obtained mixture is heated in a firing furnace for 7 hours.
The resultant was calcined and oxidized at 50 ° C. for 12 hours in an air stream to obtain spinel lithium manganate (LiMn 2 O 4 ). A positive electrode for a lithium battery was prepared in the same manner as in Example 4.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明にかかる四三酸化マンガンは、水
溶液中で、マンガンイオンと錯化剤を反応させてマンガ
ン錯塩を形成し、該マンガン錯塩とアルカリ金属水酸化
物を反応させて水酸化マンガンを生成し、該水酸化マン
ガンと酸化剤を反応させて製造されることを特徴とする
ものであり、正方晶系に属し、三二酸化マンガンの含有
量が低くかつ少なくとも1.6g/cc以上の高いタッ
ピング密度を有する。
The manganese tetroxide according to the present invention is prepared by reacting a manganese ion with a complexing agent in an aqueous solution to form a manganese complex, and reacting the manganese complex with an alkali metal hydroxide to form a hydroxide. It is produced by producing manganese and reacting the manganese hydroxide with an oxidizing agent, belongs to a tetragonal system, has a low content of manganese trioxide and is at least 1.6 g / cc or more. High tapping density.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G048 AA02 AB02 AC06 AD03 AD06 5H050 AA08 BA17 CA09 CB12 EA24 FA17 FA19 GA14 GA15 HA08 HA13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G048 AA02 AB02 AC06 AD03 AD06 5H050 AA08 BA17 CA09 CB12 EA24 FA17 FA19 GA14 GA15 HA08 HA13

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正方晶系に属し、高純度かつ高タッピン
グ密度の四三酸化マンガン。
1. A manganese tetraoxide having a high purity and a high tapping density, which belongs to a tetragonal system.
【請求項2】 前記タッピング密度が1.6g/cc以
上であることを特徴とする請求項1に記載の四三酸化マ
ンガン。
2. The manganese tetroxide according to claim 1, wherein the tapping density is 1.6 g / cc or more.
【請求項3】 不純物として含まれる三二酸化マンガン
の(222)面のピークの強度が、四三酸化マンガンの
(103)面のピーク強度の1%以下であることを特徴
とする請求項1又は2のいずれかに記載の四三酸化マン
ガン。
3. The peak intensity of the (222) plane of manganese trioxide contained as an impurity is 1% or less of the peak intensity of the (103) plane of trimanganese tetroxide. 3. Manganese tetroxide according to any one of 2.
【請求項4】 水溶液中で、マンガンイオンと錯化剤を
反応させてマンガン錯塩を形成し、該マンガン錯塩とア
ルカリ金属水酸化物を反応させて水酸化マンガンを生成
し、該水酸化マンガンと酸化剤を反応させて四三酸化マ
ンガンを得ることを特徴とする、正方晶系に属し、高純
度高タッピング密度の四三酸化マンガンを製造する方
法。
4. A manganese ion is reacted with a complexing agent in an aqueous solution to form a manganese complex, and the manganese complex is reacted with an alkali metal hydroxide to produce manganese hydroxide. A process for producing tetramanganese manganese oxide having a high purity and a high tapping density, which belongs to a tetragonal system, wherein manganese tetraoxide is obtained by reacting an oxidizing agent.
【請求項5】 前記錯化剤が、アンモニア、ヒドラジ
ン、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸、ウラシ
ル二酢酸、およびグリシンからなる群から選ばれる少な
くとも1つであることを特徴とする請求項4に記載の方
法。
5. The complexing agent according to claim 4, wherein the complexing agent is at least one selected from the group consisting of ammonia, hydrazine, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, uracildiacetate, and glycine. the method of.
【請求項6】 前記酸化剤が、酸素、過塩素酸塩および
塩素酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1つである
ことを特徴とする請求項4又は5のいずれかに記載の方
法。
6. The method according to claim 4, wherein the oxidizing agent is at least one selected from the group consisting of oxygen, perchlorate and chlorate.
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