温度升高也会引起电容量的减小，红宝石电容有序介孔结构有利于电解液扩散

有序介孔炭横截面显示出良好的介孔结构，孔道有序性好。这种有序的介孔结构有利于电解液的扩散，适合于红宝石电容电极材料。在不同电流下进行恒流充放电实验，设定充放电电压范围为-1.0～0V，充放电电流分别为5mA、8mA和10mA，充放电曲线，单次充电和放电曲线具有良好的可逆性，曲线两边基本对称，时间与电压具有近似线性关系。电极材料在5mA下充放电曲线具有良好的线性，自放电电流比较小，且放电初始无明显电压降，说明电极材料内阻小，有理想的电容性能。在电流为5mA、8mA和10mA时电极材料的比容量分别为116.5F/g、108.5F/g和107.8F/g，为有序介孔炭电极的阻抗特性曲线，测试频率范围为0.1～100kHz，振幅为5mV，起始电压为0V。由图可知，ESR为0.475Ω，在高频区出现了一个明显的半圆弧，说明存在电荷传递电阻和Warburg阻抗。高频区的半圆弧小，表明电极和电解液界面的电荷转移电阻很小；在中频区为一段接近45°的斜率，这与电荷转移阻抗相关；在低频区近似一条垂直的直线，显示出良好的电容特性。图2-17所示为有序介孔炭电极的循环伏安曲线，扫描速度分别为2mV/s，5mV/s，8mV/s，10mV/s，20mV/s，电位区间为-1.0～0V（与SCE相比），电解质为3mol/L的氢氧化钾溶液。由图可知，曲线显现出比较典型的电容特征。时间常数（电容和电阻的乘积）决定电位转换时的陡峭程度，当扫描方向改变时电极表现出快速的电流响应，并迅速处于稳定状态，说明其内阻小，RC时间常数小，适合大电流工作。这主要是由有序介孔炭材料规则的结构和交错的空间通道所决定的，氢氧化钾溶液中的电解质离子可以在空隙中较为自由地运动，快速形成双电层，减小了红宝石电容的内阻。上述扫描速度下对应的比容量分别为160F/g、145F/g、130F/g、120F/g、110F/g。图2-18所示为有序介孔炭电极的循环性能，测试条件是当电流为10mA时，红宝石电容对样品电极进行500次恒流充放电。由图可知，随着循环次数的增加，电容量有微弱的衰减。因为在循环初期，有序介孔炭的表面官能团会分解，从而消耗部分电容量；其次随着循环次数的增加，电容器温度升高也会引起电容量的减小，引起部分脆弱的孔道破坏，同时温度的增加，进一步加剧了表面官能团的分解。容量保持率可以用来衡量碳材料传输离子的能力，容量保持率越大，则材料传输离子的能力越强。经过计算，在电流为10mA时，初次充放电比容量为125F/g，随着循环次数的增加，比容量逐步减小，达到450次循环后容量稳定于113F/g（容量保持在90.5%以上）。有序的孔道使离子传输能力更强，离子传输阻力更小，有利于提高电极材料的性能。