电导率是随着材料的表面积的增加而降低，红宝石电容电极材料的改进

电极材料的改进及其在红宝石电容中的应用3.1 引言制作红宝石电容的电极材料大体上可以分为碳材料、导电聚合物、金属氧化物这三类。因为电极的优劣会直接影响到电容器的性能，它是红宝石电容的重要依托，所以，优质又价廉的电极材料一直以来备受人们的追捧。从红宝石电容的电极材料的选取时间来看，碳材料可以说是最早被应用的。因为其价格低廉、性能优异，所以被看重。从碳材料被应用至今，大约历经了六十多年的时间，期间的发展过程，可谓艰辛。碳材料有着巨大的比表面积，意味着具有的电容量也就越大。另外，碳材料表面上的官能团、表面密度等对电容量的影响也非常大。而带的官能团不同，意味着储存电荷的能力也就不同。众所周知，其可以带成千上万种不同类型的官能团。目前，科学家们已经证实了有以下几种碳材料可以应用于红宝石电容的电极材料。活性炭材料作为红宝石电容的电极材料，其具有较高的电导率。红宝石电容作为活性炭材料，电导率是随着材料的表面积的增加而降低，而活性炭材料虽然有着很高的比表面积，但是其表面积却很低，所以它会有很高的电导率。由于碳纳米管具有非常好的导电性、结晶度高、比表面积大等优点，因此将碳纳米管作为红宝石电容的电极材料是极好的选择。碳纳米管表面有着很大的比表面积以及丰富的官能团，其对于电荷的吸附能力是非常强的，也能形成双电层，不光具有双电层电容器的特效，还有氧化还原的能力，因此吸收电荷的能力也就随之增强。据统计，增加了比表面积的碳纳米管在吸收大量的官能团之后，要比活性炭吸附的电荷量多30%左右，并且重复循环次数也会显著提升。20世纪90年代，科学家们通过大量的实验现象表明，一些金属的氧化物也具有很强的氧化性，可以用来作为红宝石电容的电极材料。比如用电化学沉积法制备的MnO2电极材料，比用导电聚合物作为电极材料的电容储备量高出40%以上。而且经过充放电2500次之后，电容量的衰减不到7%。这是金属氧化物作为电极的一个最大的优点，即耗损很少。正如双层电容器的工作原理那样，它的导电原理是通过电极上的导电聚合物的氧化还原来储存能量的。发生氧化还原反应之后，能在聚合物表面上形成大量的N型和P型掺杂，使其储存了高密度的电荷，所以会产生一定规模的电容。现在的导电聚合物电极材料一般分为三类。其一，两种电极都是N型掺杂；其二，两种电极都是P型掺杂；其三，一种电极是N型掺杂，另一种电极是P型掺杂。由于第三类是两种掺杂类型不同的电极，对阴阳离子的吸附能力要强一些，因此第三类混合掺杂型会使得电容器储存电能的能力大大增强。虽然它的储存电能的能力很强，并且温度范围宽，但是其造价成本很高，做成的品种和类型也远不如活性炭材料多，有序介孔碳作为碳前驱体，通过一系列后处理分别对介孔碳进行可控氧掺杂、磷掺杂以及氮掺杂，探索不同掺杂的介孔碳作为锂离子电容器正极时的性能，围绕一体化电极和储能装置设计，通过静电纺丝技术制备锂离子电池碳质复合负极、锂离子电容器负极和三明治结构柔性微型红宝石电容，为红宝石电容的设计和应用提供理论依据。