從製造業到創造業,尼吉康新品與薄膜電容的中國製造

作為一家全球知名的電容器企業,尼吉康這次為我們帶來的新產品是:小型鋰離子可充電電池。它是一個功率密度和能量密度趨於EDLC(超級電容)與鋰離子二次電池範圍之內的產品。在同樣體積下的能量密度優於超級電容。在同樣體積下的功率密度,以及使用溫度範圍,迴圈次數上面,比普通的鋰離子電池有優勢,不會像鋰離子電池有發生燃燒、爆炸等一系列情況。

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普通的鋰離子電池負極材料採用的是石墨,短路時,內部電流較大,會有燃燒、爆炸的情況。而SLB電池負極材料使用的是鈦酸鋰,即使電池內部出現短路,鈦酸鋰材料表面由於阻抗變高,只有微量電流透過,所以不會發生不穩定現象。在電池經過高速充電、低溫、長期迴圈時,普通鋰離子電池可能會有鋰離子析出,導致碳素負極的火花或燃燒,SLB電池則不會出現這種情況。

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產品特點:

1、長壽命。SLB電池在迴圈充放超過25000次,容量仍能保持在80%以上。區別於以往鋰離子電池,充放電數百次、數千次,容量就會達到非常低的情況,迴圈充放電特性比鋰離子電池優異很多。

2、支援急速充、放電。普通鋰離子電池平均充電速度是1C(60分鐘充放電一次)左右,而SLB電池可以實現最高20C(3分鐘充放電一次)的充電速度,放電也是同樣能達到20C。簡單概括,它可以在3分鐘之內完成充電80%的電量,也可以在3分鐘之內,放掉全部容量90%左右的電量。

3、支援弱電流充電。比如振動發電提供非常微小的5微安微小電流,也能夠對SLB電池進行充電。

4、低溫特性。普通鋰離子電池,可能在零下20度就處於無法工作或電解液凝固沒法放電,而SLB電池在零下30度依然能夠放電,相較於鋰離子電池在低溫情況下,具有一定的優勢。

5、安全性。透過6項實驗:壓壞、釘刺、鈍針測試、外部短路、過充電、強制放電,均沒有發生破裂以及著火的現象,通過了UL1642和IEC認證。

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目前,尼吉康已經推出了5款SLB系列小型鋰離子可充電電池。其中2款要到2022年4月份量產。

目標市場及IoT應用方案

SLB電池的目標市場主要是用於較小型的、可攜帶或可穿戴的產品,類似於電子筆、電動工具、無線耳機、電子香菸等等。

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三星手機(Galaxy Note 10/Galaxy Note 20系列)搭配的電子筆(S Pen)裡面就有搭載最小尺寸的3×7的SLB產品。原本這支筆裡面裝的是一個EDLC(超級電容),經過尼吉康推薦,三星公司目前的電子筆都搭載了SLB的產品。

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從EDLC更換到SLB,主要優勢在於待機時間會更長。因為相同體積下,SLB的容量會比EDLC大10倍左右,它的放電能力還可以讓筆實現更多功能的擴充套件,解決因增加新功能而增加的電力消耗問題。

物聯網上的調變解調器專門處理小容量資料,為減少通訊成本,採用SLB系列電池作為備用電源在基板上使用。即使主電源被切斷,也能夠實時透過SLB的供電進行通訊。

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用於環境監測的感測裝置 “RICOH EH環境感測器D201/D202”。採用SLB系列電池,因為體積小巧,可以放置在倉庫的任意位置,用於監測冷藏環境、高溫和高溼環境,並且能利用倉庫的光照進行充電,真正做到了無需佈線,無需維護。

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在物聯網方面,智慧家居、防災、智慧建築、智慧農業上,有很多類似於理光環境感測器這種裝置,這也是SLB比較有發展方向的一個領域。

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在橋樑監測系統中,SLB電池也有不錯的應用方案。當橋樑上有車開過,會產生振動,振動所產生的能量,就可以對它進行充電,利用SLB支援弱電流充電的特性,再利用SLB進行放電,監測橋樑,實現預警或報警。

尼吉康還有很多搭配太陽能板給SLB電池充電的方案,同時,尼吉康也加入了薄膜太陽能電池研究聯盟,一同去研究更好的太陽能板,更好的收集太陽能資源,讓這些低成本、輕質、靈活的薄膜太陽能電池有望被用於各種方面。

如利用太陽能板進行充電,不再需要人為去更換電池,實現“半永久”的特性,在監測水壩和河流水位的免維護防災系統中,大大減少了人工安裝的工作量,成功降低了水位計的成本,還可搭載API,連結到災難管理系統。

在這個電子標籤的方案中,就是利用與理光公司的晶片搭配,透過太陽能達到“半永久”式的效果。超市裡的電子標籤,以往都是鈕釦電池,如果電池沒電人為去更換,會浪費大量人力資源。用這套方案,可實現免維護執行,利用應用程式還能實現多個電子貨架標籤同時管理和更新顯示資訊。

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電子標籤內部電路圖:把太陽能電壓轉換為可以給SLB充電的電壓(2。8伏)SLB充電之後,透過SLB晶片,轉換成電子標籤所需要的電壓(2。6伏)。

除了太陽能還可以透過微波對SLB電池進行充電,不需要特定角度,甚至可以給移動中的物體提供充電,在單個晶片上實現電力和資料的相互通訊。超長距離的電力傳輸,比傳統微波電力傳輸效率高約20倍,最遠可支援20米。

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SLB系列電池在實際應用中還有很多實用方案,如在辦公室、在伺服器機房安裝環境感測器,收集溫度、溼度、二氧化碳值等環境資料。透過無線充電無需佈線、不破壞空間景觀,讓佈局變得更容意,輕鬆實現免維護、免更換的效果。

新產品 新升級

在今年的CEATEC 2021期間,尼吉康展示了最新導電性高分子混合鋁電解電容器和鋁電解電容器。

導電性高分子混合鋁電解電容器是尼吉康在2015、2016年開始推向市場的一種產品。和鋁非固態電解電容器相比,在高頻率領域的ESR效能優異,對於

溫度變化具有穩定的ESR效能。因內部含有電解液,具有氧化膜修復功能,能維持穩定的電氣效能。

導電性高分子混合鋁電解電容器主要應用在汽車電子方面。這次展示的GYA系列、GYB系列、GYC系列、GYD系列分別可以在125℃、105℃、135℃、150℃的環境中使用。其中,GYA系列的拓展電壓從以前沒有的80伏拓展到了耐壓值80伏,並且能保證大尺寸,而GYE是新推出的系列,相對GYA系列容量有所提升。

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在用途方面,幾乎囊括了所有汽車的應用,車載:EPS 、大燈、EWP(電子水泵)、EOP(電子油泵)、空氣懸掛、離合器、空調 etc;非車載:4K電視、吸塵器、通訊裝置、醫療器械 etc。

在鋁電解電容器產品方面,貼片型有兩種:UBH系列和UYA系列;牛角基板端子型有兩種:LGC系列和LHT系列。

UBH系列能夠實現在同樣體積可容比的情況下,容量比之前的產品(UBC系列)增加2倍,壽命增加1。5到2倍,是一款價效比非常高的產品。主要用於汽車發動機ECU和伺服器電源。UYA系列使用了低揮發性電解液,優化了內部規格和結構,和之前的產品(UCZ系列)比,實現了更長的使用壽命、擴充了UUE系列中一直沒有的63V~100V的產品式樣,高耐受電壓化、高可靠性,主要用於5G基站。

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新推出的LGC系列相比之前的LGX系列,採用高倍率的電極箔實現小型化,透過使用高耐壓電解紙以減薄電解紙的厚度,實現高容量化。主要用於伺服器電源、開關電源等領域。

LHT系列是針對以前LGN系列的小型化產品。它能夠在-40℃ ~ +125℃正常穩定的執行,整體溫差跨度達到165℃,主要用於5G和其他通訊裝置或需要高溫的領域。

尼吉康的電容器目前分為三類:

1、鋁電解電容器,由電解液充當電解質;

2、導電性高分子混合鋁電解電容器,電解質是電解液和導電性高分子;

3、導電性高分子鋁固體電解電容器,使用導電性高分子作為電解質。

在技術開發方面主要分為三個部分:

1、鋁電解電容器對應異常電壓技術。在過去,可以保證常溫15-35℃環境下工作。現在,最高可工作溫度能到達105℃。對於常規的溫度範圍(15-35℃)施加的電壓可以達到額定電壓+100V。

2、高電壓用鋁電解電容。透過它的低溫特性,120Hz時的電容變化率、阻抗比和ESR都得到了極大的改善。

3、可應對800V高電壓值。採用新型電解質,能夠在105℃高溫環境下承受800V或更高的電壓。

薄膜電容器的中國製造

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2011年2月14日,尼吉康在中國宿遷市設立了尼吉康電子(宿遷)有限公司,主要生產導電性高分子鋁電解電容器和車用薄膜電容器。

薄膜電容器是電動車、高壓車和PHV電機驅動逆變器的一個重要組成部分。由於新能源車的高速發展,對薄膜電容器的需求日益增加。尼吉康薄膜電容器的銷售額也與日俱增,從2020年到2021幾乎成倍增長。

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以往尼吉康的薄膜電容器只能在日本的草津工廠生產,因為中國和海外市場電動車發展逐年推進,根據市場需求,已經在宿遷工廠引入新裝置,開拓新產線來生產薄膜電容器。目前,正式的量產還沒有在宿遷工廠開始,相信這個日子會很快到來。

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EV車用薄膜電容器生產線

持續創新、讓技術產品永遠保持生命力,尼吉康是怎麼做到的?

尼吉康株式會社成立於1950年8月1日,公司位於日本京都,已經有近七十年的發展歷史,主要從事電子元件電容器與電路產品的開發、製造和銷售。截止到2021年3月31日為止,共有5209名在職人員。

尼吉康公司分為“電容器事業本部”和“NECST事業本部”(Nichicon Energy Control System Technology )兩個部分。電容器事業本部主要從事鋁電解電容器、薄膜電容器的開發、製造及銷售。NECST事業本部主要從事電路產品,包括家庭用蓄電系統,V2H(Vehiche to Home)、快速充電器、公共、產業用蓄電系統、醫療電源、事務機用電源等的開發、製造及銷售。

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其中,能源、環境、醫療器械,汽車、車輛相關裝置,家用電器、產業用變頻裝置,資訊通訊裝置是尼吉康的四個重要市場。

尼吉康從材料到成品開發和生產方面的優勢主要有:

無論是做鋁電解電容器、薄膜電容器,還是相關回路產品,從原材料開發來穩定供應,控制合理穩定的價格、穩定的交貨期和穩定的質量來滿足客戶,以客戶滿意度NO。1為目標。

作為鋁電解電容器行業的領導者,擁有誘電體氧化皮膜技術、腐蝕技術、電解液技術、模擬解析技術,在同行業裡一直保持著數一數二的水準。同時彙集了種類繁多的產品陣容,可根據客戶需求提供不同的電容器。

在薄膜電容器的研發和生產中,透過建立公司內部薄膜生產系統,加快產品開發,降低材料成本,實現穩定供應。在安全問題上,開發了獨特的沉積模式,以最大限度地提高SH(自愈)型薄膜電容器的安全性。再加上微型化和減重的設計、模擬分析(最佳化的模擬提供了低成本的最佳化產品)來控制產品的高質量和價效比。

保證一個產品至少有兩個以上的工廠可以生產,即使碰到一些不可避免的自然災害,也能夠確保客戶有產品、不斷線。這是尼吉康在全球範圍內整體的生產供給保證機制。

尼吉康在日本有10家原材料和生產最終產品的工廠,另外,在中國宿遷和無錫、馬來西亞還有3家海外工廠,來共同佈局尼吉康對全球服務的供給策略。

尼吉康在全世界有17個銷售網點,能及時就近服務於當地客服,銷售公司和服務公司的網路佈局遍佈美洲、歐洲和亞洲。正式因為有了這樣龐大的銷售規模,每年的銷售金額都保持在70億人民幣左右,大部分的銷售金額集中在亞洲地區,歐洲和美國地區佔據將近13%。2020年,在日本上市公司市值排名前1000的公司中,尼吉康排名第三。

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在環境保護方面,尼吉康一直積極應對。不斷追求創新技術開發,減少溫室氣體排放,為社會做貢獻。2020年在日本被授予應對氣候變化行動環境大臣表彰獎。

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