DE3832276C2 - Material für eine polarisierbare Elektrode - Google Patents

Material für eine polarisierbare Elektrode

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kohlematerial für polarisierbare Elektroden, die in elektrischen Doppelschichtkondensatoren und wiederaufladbaren Batterien sowie als Gegenelektroden von elektrochromen Displays etc. verwendet werden.
Die elektrischen Doppelschichtkondensatoren bestehen aus einem Paar von polarisierbaren Elektroden, die sich über einen isolierenden Separator gegenüberstehen, wobei die polarisierbaren Elektroden und der Separator mit einem Elektrolyten imprägniert sind. Als Material für derartige polarisierbare Elektroden werden im allgemeinen pulveri­ sierte Aktivkohle und aktivierte Kohlefasern verwendet. Als Elektrolyte werden wäßrige Schwefelsäurelösungssysteme sowie nicht wäßrige Elektrolyte, wie eine Propylencarbonatlösung von Tetraethylammoniumperchlorat etc. verwendet.
Als wiederaufladbare Batterien mit polarisierbaren Elektroden wurden solche mit einer Struktur entwickelt, bei der eine der polarisierbaren Elektroden der elektrischen Doppelschichtkondensatoren durch Lithium ersetzt ist, wobei pulverisierte Aktivkohle als andere polarisierbare Elektrode verwendet und ein organischer Elektrolyt als Elektrolyt eine gesetzt wird.
Für elektrochrome Displays wurde eine Struktur entwickelt, in welcher Wolframoxid, Eisenpentacyanocarbonylferrat etc. in der Displayelektrode verwendet werden, wobei Graphitpulver, Aktivkohlefasern etc. in der Gegenelektrode eingesetzt werden.
Alle polarisierbaren Elektroden, die in derartigen elektrischen Doppelschichtkondensatoren, wiederaufladbaren Batterien und elektrochromen Displays verwendet werden, machen Gebrauch von einer elektrischen Doppelschicht, die an der Grenzfläche zu der Elektrodenoberfläche und dem Elektrolyten gebildet wird.
Durch Verwendung von Aktivkohle oder Aktivkohlefasern mit einer großen spezifischen Oberfläche als Material für die polarisierbaren Elektroden ist es möglich, den Elektroden eine höhere Energiedichte zu verleihen und sie mit geringer Größe herzustellen.
Die spezifische Oberfläche dieser Aktivkohlen und Aktivkohle­ fasern beträgt im allgemeinen 1000 bis 2500 m2/g.
In der Angew. Chem., 76 742-751 (1694), wurde die Oxidation graphitischen Kohlenstoffs unter Bildung von sauren Oberflächenoxiden (und -hydroxiden bei Anwesenheit von Wasser) an den Rändern der Kohlenstoffschichten beschrie­ ben. In der Elektrokhimiya, 15, 308-314 (1979), vgl. Seite 259-264 der eng. Übersetzung, wurde das elektrochemische Verhalten verschiedener Kohlenstoff­ materialien in Abhängigkeit von Stromdichten und dem pH-Wert beschrieben.
Die Leistungsfähigkeit der elektrischen Doppelschichten verändert sich mit der Art und Konzentration der Ionen und dem Lösungsmittel in dem Elektrolyten, wobei jedoch der gefundene Wert- der Differentialkapazität in Hg in einer 1,0 N-wäßrigen NaF-Lösung ungefähr 24 µF/cm2 (nach Graham) beträgt. Wendet man diesen Wert auf den Fall von polarisierbaren Elektroden aus Aktivkohle oder Aktivkohle­ fasern mit der vorstehend angegebenen spezifischen Ober fläche an, dann beträgt das Leistungsvermögen (Kapazität) der elektrischen Doppelschicht, berechnet aus der spezi­ fischen Oberfläche, 240 bis 480 F/g, was ein extrem hoher Wert ist. Tatsächlich wird jedoch nur eine Kapazität der elektrischen Doppelschicht von ungefähr der Hälfte bis ungefähr ein Viertel des vorstehenden Wertes erzielt. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß nur ein Teil der gesamten Oberfläche dieser Aktivkohle und Aktivkohlefasern wirksam ausgenutzt wird.
Wie vorstehend erwähnt, tritt dann, wenn herkömmliche Aktivkohle oder Aktivkohlefasern als Material für polari­ sierbare Elektroden verwendet werden, das Problem auf, daß der Ausnutzungsgrad der gesamten Oberfläche dieser Materialien sehr schlecht ist. Folglich kann nicht die hohe Kapazität der elektrischen Doppelschicht erhalten werden, wie sie aufgrund der spezifischen Oberfläche erwartet wird.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Material für polarisierbare Elektroden zu schaffen, das eine hohe Kapazität der elektrischen Doppelschicht pro Einheitsoberfläche bedingt.
Diese Aufgabe wird durch das Material für eine polarisierbare Elektrode nach dem Patentanspruch 1 gelöst.
Durch die Erfindung wird demgemäß ein Material für eine polarisierbare Elektrode zur Verfügung gestellt aus einem porösen Kohlematerial, erhalten mit Aktivkohle, Aktivkohle­ fasern, Kohlefasern oder pulverförmigem Kohlenstoff als Roh­ material, wobei die Gesamtmenge der Säuregruppen des porösen Kohlematerials 0,45 µÄq/cm2 oder mehr, bezogen auf die spezifische Oberfläche, welche 610 bis 2500 m2/g beträgt, erhalten nach der BET-Aufzeichnungsmethode, und auf die Methode zur Messung der Gesamtmenge an sauren Gruppen mit einer wäßrigen N/10 NaOH-Lösung, beträgt.
Als Material für die polarisierbare Elektrode gemäß vorlie­ gender Erfindung kann man Aktivkohle, Aktivkohlefasern, Kohlefasern sowie pulverförmigen Kohlenstoff verwenden.
Aktivkohle im Sinne der Erfindung ist ein Material, das erzeugt wird durch Verkohlen von natürlichen Pflanzen (wie Sägemehl, Kokosnußschalen), aromatischen polyzyklischen Kondensaten, erhalten aus Kohle etc., oder synthetischen Harzen (beispielsweise Phenolharz) und Aktivieren der erhaltenen Carbide nach der üblichen Methode.
Als Aktivkohlefasern im Sinne der Erfindung kommen diejenigen in Frage, die durch Verkohlen von Pech, erhalten aus Kohle oder Erdöl, oder Fasern der Phenolreihe, Acryl­ reihe, der aromatischen Polyamidreihe, der Zellulosereihe etc. und Aktivieren der erhaltenen Carbide nach herkömmli­ chen Methoden erzeugt worden sind.
Bezüglich der spezifischen Oberfläche dieser Aktivkohle und Aktivkohlefasern gibt es keine besonderen Begrenzungen, eine spezifische Oberfläche von 2000 m2/g oder weniger wird jedoch aus den nachfolgend beschriebenen Gründen bevorzugt.
Als Kohlefasern kommen diejenigen in Frage, die durch Ver­ kohlen von Pech, erhalten aus Kohle oder Erdöl, oder von Fasern der Phenolreihe, Acrylreihe, der aromatischen Poly­ amidreihe, der Zellulosereihe etc. hergestellt worden sind.
In Frage kommen ferner Materialien, die unter Einsatz dieser Kohlefasern und Aktivkohlefasern hergestellt worden sind, wie versponnenes Garn, aus Einzelfäden bestehende Seile, Vliesstoffe, gewebte Waren, gewirkte Waren, Kohlefaser­ aggregate, erhalten durch Kombination aus derartigen Materialien, pulverförmige Kohlematerialien, die durch Pulverisierung dieser Materialien erhalten werden etc.
Als pulverförmiger Kohlenstoff kommt ein solcher in Frage, der erhalten wird durch Verkohlen von natürlichen Pflan­ zen, wie Sägemehl und Kokosnußschalen, aromatischen polyzyklischen Kondensaten, beispielsweise Kohle, oder Pulvern von synthetischen Harzen, wie Phenolharzen.
Vorstehend wurde auf das erfindungsgemäße Material für die polarisierbare Elektrode Bezug genommen, es ist darauf hinzuweisen, daß alle verkohlten Materialien und ihre aktivierten Produkte als Materialien eingesetzt werden können, und zwar unabhängig von ihrer Form.
Die Gesamtmenge der erfindungsgemäß angegebenen Säuregruppen bedeutet die Mengen der Hydroxylgruppen (-OH) und/oder Carboxylgruppen (-COOH), die an der Oberfläche der vorstehend erwähnten Kohlematerialien vorliegen.
Durch die Verwendung der porösen Kohlematerialien, bei denen die Gesamtmenge an Säuregruppen 0,45 µÄq/m2 oder darüber und vorzugsweise 0,5 bis 4,0 µÄq/m2, bezogen auf die spezifische Oberfläche, beträgt, als Material für eine polarisierbare Elektrode kann der Ausnutzungsgrad der Oberfläche gesteigert werden, wobei eine große Kapazität der elektrischen Doppelschicht pro Oberflächeneinheit erzielt wird.
Werden andererseits poröse Kohlematerialien verwendet, in denen die Gesamtmenge an sauren Gruppen, bezogen auf die spezifische Oberfläche, weniger als 0,45 µÄq/m2 beträgt, d. h., daß die Menge der auf der Oberfläche vorliegenden Säuregruppen gering ist, dann ist der Ausnutzungsgrad der Oberfläche so gering, daß eine große Kapazität der elektri­ schen Doppelschicht, wie sie aufgrund der spezifischen Oberfläche erwartet wird, nicht erzielt wird.
Wie vorstehend erwähnt, ist es bei Verwendung von porösen Kohlematerialien mit einer erhöhten Menge an sauren Gruppen an der Oberfläche als Material für polarisierbare Elektroden möglich, den Ausnutzungsgrad der Oberfläche zu steigern und eine hohe Kapazität der elektrischen Doppelschicht zu erzielen.
Poröse Kohlematerialien mit einer erheblichen Menge an sauren Gruppen an der Oberfläche werden durch eine trockene Oxidationsbehandlung der vorstehend erwähnten verschiedenen Kohlematerialien erhalten. Beispielsweise wird die Behandlung in der Weise durchgeführt, daß eine Ausbeute, bezogen auf das Gewicht von 40% oder mehr unter einer Sauerstoffatmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck von 1,3 Pa oder darüber erzielt wird. Wird die Ausbeute, bezogen auf das Gewicht, auf weniger als 40% herabgesetzt, dann hat ein Ätzen der Oberfläche eine Zunahme des Kontakt­ widerstands zur Folge, so daß die Ausbeute, bezogen auf das Gewicht, nicht bevorzugt wird. Vorzugsweise beträgt die Behandlungstemperatur gewöhnlich 300°C oder darüber. Bei einer Behandlungstemperatur von weniger als 300°C wird die Reaktivität der zu behandelnden Kohlematerialien herabgesetzt, so daß die Oxidationswirkung nicht erzielt wird. Wird die Oxidationsbehandlung in nasser Form durch­ geführt, dann treten viele Probleme deshalb auf, da Ein­ lagerungsverbindungen gebildet und giftige Gase zum Zeit­ punkt der Behandlung freigesetzt werden, so daß eine der­ artige Behandlung vermieden werden sollte. Die trockene Oxidationsbehandlung kann in der Einstufenform oder bei verschiedenen Temperaturen in der Zweistufenform durchge­ führt werden. Ferner kann diese Behandlung durch Erzeugung von Plasma anstelle eines Erhitzens oder durch eine Kombi­ nation aus Plasma und Erhitzen durchgeführt werden.
Nachfolgend werden die Methoden zur Messung der Gesamtmenge an sauren Gruppen, der spezifischen Oberfläche und der Kapa­ zität der elektrischen Doppelschicht, die erfindungsgemäß verwendet wird, erläutert, wobei teilweise auf die Fig. 1 Bezug genommen wird.
Die Fig. 1 ist eine Zeichnung welche eine Zelle zur Messung der Kapazität der elektrischen Doppelschicht des verwendeten Materials gemäß vorliegender Erfindung für eine polarisierbare Elektrode erläutert.
1. Gesamtmenge der sauren Gruppen
Nachdem ein Material für die Elektrode mit Wasser gewaschen und getrocknet worden ist, wird ungefähr 1 g des Materials in Vakuum bei einer Temperatur von 120°C während 12 Stunden getrocknet, gewogen und in 60 ml einer N/10-wäßrigen NaOH-Lösung eingetaucht und bei einer Temperatur von 25°C während 10 Stunden darin geschüttelt. Diese Lösung wird durch ein Glasfilter filtriert und 25 ml des Filtrats werden genau ausgewogen und mit einer N/10 HCl-Standardlösung rücktitriert. Phenolphthalein wird als Indikator zum Zeit­ punkt der Titration verwendet. Ein Blindtest wird ebenfalls in ähnlicher Weise durchgeführt, wobei die Gesamtmenge der sauren Gruppen pro Gewicht des Materials aus der folgenden Gleichung erhalten wird:
worin D (ml) ein Wert ist, der erhalten wird durch Abziehen des Titers der N/10 HCl-Standardlösung bei dem Blindtest von demjenigen des tatsächlichen Tests, K die Normalität der N/10 HCl-Standardlösung ist und W (g) das Gewicht des Ma­ terials für die Elektrode darstellt.
2. Spezifische Oberfläche
Ungefähr 0,1 g eines Materials für die Elektrode wird im Vakuum bei einer Temperatur von 120°C während 12 Stunden getrocknet und gewogen. Die Menge an Stickstoffgas, das sich auf der Siedetemperatur (-195,8°C) von flüssigem Stickstoff befindet und an dem Material adsorbiert ist, wurde zu ver­ schiedenen Zeitpunkten gemessen, während der relative Druck allmählich über einen Bereich von 0,0 bis 0,2 erhöht wurde, wobei die Oberfläche (m2/g) pro Gewicht nach der BET- Aufzeichnungsmethode erhalten wurde.
Unter Einsatz der nach 1. und 2. ermittelten Werte wurde die Gesamtmenge der Säuregruppen pro Oberfläche (µÄq/m2) be­ rechnet.
3. Kapazität der elektrischen Doppelschicht
Die Messung wurde unter Verwendung einer 4 N-wäßrigen H2SO4-Lösung als Elektrolyt und einer Propylencarbonat/Ethylenglykoldimethylether-Mischlösung, die 1 M Lithiumperchlorat in gelöster Form enthält, sowie einer Zelle, wie sie in Fig. 1 dargestellt wird, ge­ messen. In Fig. 1 bedeutet 1 einen stromsammelnden Kohlen­ stoffkunststoffilm, 2 ein Material für eine polarisierbare Elektrode, 3 einen Separator aus einem mikroporösen Olefin­ film und 4 einen isolierenden Abstandshalter aus einem Poly­ ethylenharz. Unter Verwendung des wäßrigen Lösungssystems und des organischen Elektrolytsystems wurde eine konstante Stromladung und -entladung bei Stromdichten von 15 mA/g bzw. 7,5 mA/g pro Gewicht des Materials für die Elektrode in der Zelle durchgeführt. Die elektrostatische Gleichstromkapazi­ tät der Zelle wurde aus den Entladungskurven unter Verwendung der folgenden Gleichung erhalten und der erhaltene Wert wurde als Leistungsvermögen der elektrischen Doppelschicht verwendet.
worin V 0,25 V (0,75 V-0,50 V) für das wäßrige Lösungs­ system und 0,5 V (1,5 V-1,0 V) für das organische Elektrolytsystem ist und Q die Elektrizitätsmenge (C) ist, die durch einen Spannungsabfall von ΔV abgezogen wird. Das Laden und Entladen wurde zwischen 0 V und 0,9 V im Falle des wäßrigen Lösungssystems und zwischen 0 V und 1,8 V im Falle des organischen Elektrolytsystems durchgeführt. Aus Einfach­ heitsgründen wird angenommen, daß die für die Messung ver­ wendete Zelle einer Schaltung aus zwei Kondensatoren mit der gleichen Kapazität, die in Reihe geschaltet sind, äquivalent ist, wobei die Kapazität pro Gewicht (F/g) des Materials für die Elektrode berechnet wurde und die Kapazität der elektri­ schen Doppelschicht pro Einheitsoberfläche des Materials für die Elektrode aus dem nach 2. gefundenen Wert erhalten wurde.
Zur Ausbildung der elektrischen Doppelschicht an der Oberfläche der Elektrode ist es zunächst erforderlich, daß ein Lösungsmittel in dem Elektrolyt im Kontakt mit der Oberfläche des Materials für die Elektrode steht. Dies be­ deutet mit anderen Worten, daß die Benetzbarkeit der Ober­ fläche des Materials durch das Lösungsmittel in dem Elektro­ lyten gut sein sollte.
Kohle ist jedoch selbst ein hydrophobes Material und schwierig mit polaren Lösungsmitteln, wie wäßrigen Lösungen, zu benetzen. Andererseits werden auf der Oberfläche von Aktivkohle und Aktivkohlefasern verschiedene funktionelle Gruppen wie
etc. durch Aktivie­ rungsbehandlung gebildet, so daß Aktivkohle und Aktivkohle­ fasern durch saure Gruppen, hauptsächlich -OH- und -COOH-Gruppen, eine Hydrophilizität verliehen wird. Die Menge der sauren Gruppen an der Oberfläche von herkömm­ licher Aktivkohle und Aktivkohlefasern ist jedoch so gering, daß es unmöglich ist, die gesamte Oberfläche der Kohle und der Kohlefasern mit dem Elektrolyten zu benetzen, wobei man davon ausgehen kann, daß viele feine Poren nicht mit dem Elektrolyten gefüllt sind. Folglich sinkt der Ausnutzungs­ grad der Oberfläche, so daß es unmöglich ist, das hohe Leistungsvermögen der elektrischen Doppelschicht zu erzie­ len, das aufgrund des Wertes der spezifischen Oberfläche erwartet wird.
Demgegenüber weist das erfindungsgemäße Material für eine polarisierbare Elektrode eine erhöhte Menge an sauren Gruppen an seiner Oberfläche im Vergleich mit herkömmli­ cher Aktivkohle und Aktivkohlefasern auf. Die Folge ist, daß die Benetzbarkeit an seiner Oberfläche durch den Elektroly­ ten verbessert wird, so daß der Ausnutzungsgrad der Oberflä­ che, d. h. das Leistungsvermögen der Doppelschicht pro Ober­ flächeneinheit, merklich gesteigert werden kann. In diesem Falle werden wäßrige Lösungen als optimale Elektrolyten an­ gesehen, der gleiche Effekt kann jedoch auch mit organischen Systemen erzielt werden, beispielsweise stark polaren Lösungsmittelsystemen, wie Propylencarbonat, γ-Butyrolacton etc.
Bezüglich der spezifischen Oberfläche des Kohlematerials (vor der trockenen Oxidation), welches das Material für die erfindungsgemäße polarisierbare Elektrode ist, gibt es praktisch keine Einschränkungen. Es ist jedoch auch sogar im Falle von Kohlefasern und Kohlematerialien, die keiner Akti­ vierungsbehandlung unterzogen worden sind, möglich, eine spezifische Oberfläche von ungefähr 1000 m2/g durch eine trockene Oxidationsbehandlung zu erzielen. Auch dann, wenn Kohlematerialien mit einer zu großen spezifischen Oberfläche als Rohmaterialien verwendet werden, steigt der Kontaktwider­ stand an und die Verteilung der funktionellen Gruppen an der Oberfläche wird ungleichmäßig im Verlaufe des Ätzens an der Oberfläche, so daß eine spezifische Oberfläche von 2000 m2/g oder weniger bevorzugt wird.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Die Ge­ samtmenge an sauren Gruppen und das Leistungsvermögen der elektrischen Doppelschicht des Materials für die Elektrode wurden nach den vorstehend beschriebenen Methoden gemessen.
Beispiel 1
Ein Kohlefasergewebe, das bei einer Temperatur von 850°C verkohlt worden war, wurde einer Oxidationsbehandlung in Luft bei einer Temperatur von 500°C zur Gewinnung des Ge­ webes A unterzogen. Die Gesamtmenge der sauren Gruppen pro Oberfläche des Gewebes A betrug 2,0 µÄq/m2 und das Leistungsvermögen der elektrischen Doppelschicht pro Ober­ fläche 26,7 µF/cm2, wenn der Elektrolyt eine 4 N-wäßrige H2SO4-Lösung war, und 9,9 µF/cm2, wenn eine Lösung von 1 M Lithiumperchlorat in Propylencarbonat/Ethylenglykol­ dimethylether (70/30)-Mischung als organischer Elektrolyt verwendet wurde.
Beispiel 2
Ein aktiviertes Kohlefasergewebe mit einer spezifischen Oberfläche von 610 m2/g wurde einer Oxidationsbehandlung in Luft bei einer Temperatur von 500°C zur Gewinnung des Gewebes B unterzogen. Die Gesamtmenge der sauren Gruppen des Gewebes B betrug 2,3 µÄq/m2 und das Leistungsvermögen der elektrischen Doppelschicht 28,2 µF/cm2 im Falle des gleichen wäßrigen Elektrolytsystems, das in Beispiel 1 ver­ wendet wurde und 14,2 µF/cm2 im Falle der gleichen organischen Elektrolytsystems, das in Beispiel 1 verwendet wurde.
Beispiel 3
Ein Aktivkohlefasergewebe mit einer spezifischen Oberfläche von 1000 m2/g wurde einer Oxidationsbehandlung in Luft bei einer Temperatur von 500°C zur Gewinnung des Gewebes C unter­ zogen. Die Gesamtmenge der sauren Gruppen des Gewebes C be­ trug 2,4 µÄq/m2 und das Leistungsvermögen der elektri­ schen Doppelschicht 23,8 µF/cm2 im Falle des gleichen wäßrigen Elektrolytsystems, das in Beispiel 1 verwendet wurde, und 11,5 µF/cm2 im Falle des gleichen organi­ schen Elektrolytsystems, das in Beispiel 1 verwendet wurde.
Beispiel 4
Ein Aktivkohlefasergewebe mit einer spezifischen Oberfläche von 1570 m2/g wurde einer Oxidationsbehandlung in Luft bei einer Temperatur von 500°C zur Gewinnung des Gewebes D untere zogen. Die Gesamtmenge der sauren Gruppen des Gewebes D betrug 1,0 µÄq/m2 und das Leistungsvermögen der elektrischen Doppelschicht 15,6 µF/cm2 im Falle des gleichen wäßrigen Elektrolytsystems, das im Falle des Bei­ spiels 1 verwendet wurde, 7,2 µF/cm2 im Falle des gleichen organischen Elektrolytsystems, das zur Durchführung des Beispiels 1 verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Das Aktivkohlefasergewebe mit einer spezifischen Oberfläche von 610 m2/g, das gemäß Beispiel 2 eingesetzt wurde, wurde als Gewebe E eingesetzt und dieses Gewebe ohne Oxidations­ behandlung untersucht. Die Gesamtmenge der sauren Gruppen des Gewebes E betrug 0,02 µÄq/m2 und das Leistungsver­ mögen der elektrischen Doppelschicht 5,0 µF/cm2 im Falle des gleichen in Beispiel 1 verwendeten wäßrigen Elektrolytsystems und 2,5 µF/cm2 im Falle des gleichen in Beispiel 1 eingesetzten organischen Elektrolytsystems.
Vergleichsbeispiel 2
Das Aktivkohlefasergewebe mit einer spezifischen Oberfläche von 1000 m2/g, das gemäß Beispiel 3 verwendet wurde, wurde als Gewebe F verwendet und dieses Gewebe wurde ohne Sauer­ stoffbehandlung untersucht. Die Gesamtmenge der sauren Gruppen des Gewebes F betrug 0,24 µÄq/m2 und die Leistungsfähigkeit der Doppelschicht 12,0 µF/cm2 im Falle des gleichen wäßrigen Elektrolytsystems, das in Beispiel 1 verwendet wurde, und 6,5 µF/cm2 im Falle des gleichen organischen Elektrolytsystems, das im Falle des Beispiels 1 verwendet wurde.
Vergleichsbespiel 3
Das Aktivkohlefasergewebe mit einer spezifischen Oberfläche von 1570 m2/g, das gemäß Beispiel 4 verwendet wurde, wurde als Gewebe G verwendet und dieses Gewebe ohne Oxidationsbe­ handlung untersucht. Die Gesamtmenge der sauren Gruppen des Gewebes G betrug 0,17 µÄq/m2 und die Leistungsfähigkeit der elektrischen Doppelschicht 11,1 µF/cm2 im Falle des gleichen wäßrigen Elektrolytsystems, das in Beispiel 1 verwendet wurde, und 6,1 µF/cm2 im Falle des gleichen organischen Elektrolytsystems, das im Falle des Beispiels 1 verwendet wurde.
Die vorstehend beschriebenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
Tabelle 1
Wie vorstehend beschrieben, ist es unter Einsatz des erfindungsgemäßen Materials für eine polarisierbare Elektrode möglich, den Ausnutzungsgrad der Oberfläche zu erhöhen und merklich die Leistungsfähigkeit der elektrischen Doppelschicht pro Oberfläche zu steigern. Folglich ist es durch Verwendung des Materials gemäß vorliegender Erfindung für eine polarisierbare Elektrode zur Erzeugung von elektri­ schen Doppelschichtkondensatoren und wiederaufladbaren Bat­ terien möglich, die Energiedichte zu erhöhen. Auch kann durch Verwendung dieses Materials zur Erzeugung einer Gegenelektrode für elektrochrome Displays die Gegenelektrode kleiner im Volumen und in geringerer Dicke als herkömmliche Materialien erzeugt werden, was eine erhebliche praktische Bedeutung hat.

Claims (7)

1. Material für eine polarisierbare Elektrode, umfassend ein poröses Kohlen­ stoffmaterial, erhalten mit Aktivkohle, Aktivkohlefasern, Kohlefasern oder pulverförmigem Kohlenstoff als Rohmaterial, wobei die Gesamtmenge der sauren Gruppen des porösen Kohlenstoffmaterials 0,45 µÄq/m2 oder mehr beträgt, bezogen auf die spezifische Oberfläche, welche nach der BET-Aufzeichnungsmethode 610 bis 2500 m2/g beträgt und wobei die Messung der Gesamtmenge an sauren Gruppen mit einer wäßrigen N/10 NaOH-Lösung erfolgte.
2. Material für eine polarisierbare Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die saure Gruppe eine Hydroxylgruppe ist.
3. Material für eine polarisierbare Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die saure Gruppe eine Carboxylgruppe ist
4. Material für eine polarisierbare Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sauren Gruppen Hydroxyl- und Carboxylgruppen sind.
5. Material für eine polarisierbare Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge der sauren Gruppen 0,5 bis 4,0 µÄq/m2 beträgt.
6. Verfahren zur Herstellung eines Materials für eine polarisierbare Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Kohlenstoffmaterial einer trockenen Oxidationsbehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck von 1,3 Pa oder darüber zur Einführung von sauren Gruppen in das poröse Kohlenstoff­ material unterzogen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidations­ behandlung bei einer Temperatur von 300°C oder darüber durchgeführt wird.
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