尼吉康三大新品齐发,电容器领域再获突破!
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提起电容器,想必大家都不陌生。作为三大被动电子元件之一,电容器与电感器、电阻器同是电子设备中不可缺少的基础元件,在电子元器件产业中扮演着非常重要的角色。
近年来,随着物联网、汽车电子、智能工业等发展,电容器产业迎来了新一轮快速增长,众多行业巨头纷纷加大投入,将电容器视作争取进一步拓展市场的优选行业。
作为全球知名的电容器生产商,尼吉康株式会社(以下简称“尼吉康”)自然也不例外,近一年来针对物联网和可穿戴设备等应用,相继推出了围绕铝电解电容器、薄膜电容器,以及小型锂离子二次电池等最新技术的产品,并获得了众多行业客户的认可。
为了让大家全面地了解这些创新成果,近日在尼吉康新品发布会上,尼吉康电子贸易(上海)有限公司副总经理毛继东对其分别进行了详细介绍,并对这一年的市场及业务进行了简要总结。
多款铝电解电容器,赋能多元场景应用
据了解,尼吉康成立于1950年8月1日,公司总部位于日本京都,迄今已有72年的发展历史,主要从事电子元件电容器与电路产品的开发、制造和销售。
据毛继东介绍,以往尼吉康比较偏向于海外发展,为了能够更迅速、更灵活地服务于遍布世界各地的用户,尼吉康在日本、美国、欧洲、东南亚等地区建立了多个销售网络。现如今,为了满足中国客户的需求,尼吉康也在宿迁和无锡两地分别设立的工厂。
今年10月,尼吉康一口气推出了混合电容GYF系列,以及固态高分子电容PCW、PCA、RKS、RDS系列等多款产品。其中,前三款由日本工厂生产,主要面向的是车载、ADAS、引擎ECU等汽车市场;而后两款则由中国宿迁工厂生产,主要针对消费品类,或是工业用途、信息传输、5G基站等应用而设计。
1、混合电容GYF系列
首先,从字面上可以看出,混合电容GYF系列其实就是使用了传统的电解液与导电性高分子这两种物质结合在一起的一个电容器。相较于普通的电解液型电容器,它在高频领域的ESR会更好,并且具有优异的性能,温度变化方面也更为稳定。另外,再结合内部具有电解液这一特性,混合电容GYF系列还能够有效修复氧化膜,从而达到漏电流较小的效果。
据毛继东介绍,混合电容GYF系列是基于GYA系列而进行的性能升级。GYF系列所能够生产的容量以及额定纹波电流,会比以往的GYA、GYE系列都会做得更高,达到了一个非常好的小型化的要求。“如果客户对于小型化要求较为严格,或是进行非常苛刻的电路板设计方案的话,那么考虑使用GYF系列将是一个不错的选择”。
另外,该产品不仅保持了125℃、4000小时的耐久性,更是比上一代产品GYA、GYE系列高出一个等级的容量,额定纹波电流值增大1.2倍。
2、固态高分子电容PCW、PCA、RKS、RDS系列
尼吉康推出的PCW系列产品,在封口橡胶和引线材质方面进行了升级研发。通过封口橡胶的最优化,可以实现125℃的高温度保证;引线材质则从Fe变更到Cu等其他最优化的材质,从而抑制了自身发热的低ESR化,实现了纹波电流叠加的保证。基于125℃、2000小时纹波叠加保证,PCW可以满足市场对更高温度、更高可靠性,以及更长使用寿命的期望。
尼吉康开发的PCA系列产品,运用了高耐热性电解纸、电极箔的最优化、高耐热性封口橡胶、新规添加剂,以及聚合物最优化等创新技术,可以大幅提高纹波电耐性,实现了行业最高水平的125℃高容许纹波电流支持。另外值得一提的是,由于使用个数的减少,PCA还有着减少基板上的产品空间的优点。
尼吉康宿迁工厂生产的RKS、RDS系列两款产品,同样具有更长使用寿命的优点。据了解,这两个系列产品的温度范围在与以往的105℃“RPS系列”和“RSS系列”保持同等特性的同时,还升级了耐高温度和耐久性,实现了行业最高水平的125℃、3000小时的耐久性和高耐湿性。
全新薄膜电容器,不止变小这么简单
除了铝电解电容器,尼吉康推出的全新薄膜电容器同样值得一提。
由于薄膜电容器具有额定电压高、寿命周期长、无极性等特点,因此成为了新能源领域电容应用的首要选择。但是近年来,随着新能源汽车的不断发展与普及,电驱系统的低成本化与小型化不可或缺,这一趋势也要求薄膜电容器进一步改进小型化、支持高纹波电流、高温化等性能。
为使薄膜电容器实现小型化,尼吉康在产品设计方面做出了三大调整。
“以前我们会在薄膜的外面套一层塑料壳,之后再套一层铝壳,这样一来就会显得体积比较臃肿。”毛继东介绍说,现在我们已经不需要套塑料壳了,直接进行套铝壳就能实现小型化。而这样做的好处是在减少零件数量、环氧树脂和塑料外壳厚度的同时,还能提高冷却效率。
与此同时,改变薄膜电容器的形状、合理有效地利用其面积,也能达到小型化的目的。
“举个例子,以往我们做成600uF的薄膜电容器,需要使用6个100uF的数字。但当我们一步步把它做成扁平形状之后,可以把一个较大的数字压成600uF扁平的形状,我们只需要1个就能够满足容量的要求”。毛继东解释说。
要知道,薄膜电容器最原始是圆柱形状,如果想卷绕成扁平形状,就需要自动化生产设备。目前,尼吉康正在和自动化设备厂商共同探讨如何能够让汽车卷绕出这样的形状。
除此之外,尼吉康也在朝着低ESR的方向发展。
等效串联电阻(ESR)作为薄膜电容器的一个重要设计参数,其在DC-link电容器运行过程中,会因发热过大而缩短电容器的运行寿命,从而给企业带来损失。而设计较低的ESR,可以有效降低电容器发热,降低电容器的能量损失,从而提高电容器的运行寿命。因此,如何降低薄膜电容器ESR,已成为尼吉康下一步需要改进和加强的工作重点。
据毛继东介绍,当前尼吉康已使ESR降低了30%左右,赋予了电容器小模块和自愈的性能。之后还将进一步发展,计划再次降低30%左右的低ESR。“低ESR对于产品性能来说是一个非常重要的提升,因为它能够降低纹波电流引起的温升,毕竟温度这个因素是对于电容器使用寿命或者可靠性影响最大的一个因素,如果能往低ESR的方向进一步发展,无疑对电容器本身的发展将是巨大的进步。”
小型锂离子二次电池,为行业带来更多选择
除了电容器,尼吉康在电池方面也取得了进一步突破。
在物联网应用场景中,多元形态设备的供电系统在电源布线和电池更换上一直是个难题。在供电侧技术上,重点是可以把光、温度、振动、电波等能源转换为电力;在储能侧技术上,则是能量收集技术和能够高频率地反复储存与释放其能量的二次电池,这个电池要满足小型化和长寿命周期的要求。所以,小型锂离子二次电池的性能对于物联网设备而言十分重要。
为了满足物联网市场对蓄电装置提出的更大输出功率和更大容量的要求,尼吉康推出了小型锂离子可充电电池“SLB系列”产品。
具体来说,SLB系列主要呈现出五大特点:
一是长寿命,普通的锂离子电池充放电要在3000次左右才能够明显感受到它的能量衰减比较严重,而尼吉康的这款产品充放电25000次以上一般能达到80%左右的容量,要比普通的锂离子电池强不少。
二是急速充放电,尼吉康SLB系列最大能够支持20C充放电的可能。
三是弱电流充电,该产品不仅支持快速充放电,还支持小电流充电,最小能够支持0.01C的低倍率电流充电。
四是低温特性,普通的锂离子电池在-20℃时能量衰减会非常严重,甚至直接不可以使用,而尼吉康的这款产品在-30℃的温度下仍可以正常使用。
五是安全性,由于SLB系列采用了碳酸锂的材料,与一般的锂离子电池在负极材料上采用的材质不同,因此它不会像锂离子电池那样发生燃烧、爆炸的现象,在使用的过程中十分安全可靠。
总之,尼吉康近一年来为电容器市场带来了更多创新技术突破。可以想象,在上述介绍的铝电解电容器、薄膜电容器,以及小型锂离子二次电池等最新技术的驱动下,未来与之相关的产品将会向更强性能、更低成本、更长使用寿命等方向不断迭代。