B32522N6334K000新能源汽車薄膜電容,TDK繞線薄膜電容器

加工定制	否	外形	方塊狀
容值	0.33uF	壽命	200000Hour
封裝	Bulk	工作溫度	- 55 C~+ 125 C
應(yīng)用范圍	濾波	引線類型	Straight
電介質(zhì)	PET	認(rèn)證	CCC

B32522N6334K000新能源汽車薄膜電容,TDK繞線薄膜電容器

超級電容器

超級電容器是一種功率型的儲能器件，通過電極材料與電解液界面形成雙電層，或電
極表面快速的氧化還原反應(yīng)來儲存電能。與普通電容器相比，相同重量下電能儲存量和
放電時間要大出成百上千倍，而功率只有普通電容器的1/10左右。電動汽車電池領(lǐng)域被
投下了一顆“深水炸彈”？近日，特斯拉透露其自主研發(fā)的新電池有可能是“無鈷電池”
，即“干電池技術(shù)+超級電容”組合，具體成分預(yù)計會在4月電池會議上進(jìn)行說明。這迅
速點(diǎn)燃了市場對電動汽車新一輪能源革命的熱情。伴隨著新能源技術(shù)的突飛猛進(jìn)，鋰電
池、燃料電池等相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)備受關(guān)注，而同樣作為儲能裝置的超級電容器在電動汽車
上還鮮少被關(guān)注。事實(shí)上，超級電容器在風(fēng)光儲、家庭儲能、地鐵能量回收等多種儲能
領(lǐng)域都可應(yīng)用，而在電動汽車領(lǐng)域，業(yè)界寄望它可以改變充電時間長的難題——充電往
往只需要數(shù)秒。

那么，超級電容到底是什么“黑科技”，它真的適合用在電動汽車領(lǐng)域嗎？花城最美
三月天，廣州有軌電車在花叢中穿行。仔細(xì)觀察，有軌電車頭頂上沒有如“蜘蛛網(wǎng)”般
的電線，只有腳底兩條細(xì)軌“鑲嵌”在草皮上。2014年底，廣州有軌電車建成通車，其
采用了單體容量達(dá)7000法拉的超級電容器組儲能，和普通有軌電車相比，最大的特點(diǎn)是
在行進(jìn)中不用外部供電，利用?？空九_上落客時間完成充電，充電時間僅需25秒。就在
你上下車的一瞬間，電車就已經(jīng)滿電蓄勢待發(fā)。

華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院新能源系主任、廣東省新能源材料與器件專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心
主任舒東介紹，超級電容器主要通過雙電層或贗電容原理儲存電荷，前者是基于離子在多
孔材料表面的吸脫附，后者主要是表面快速的氧化還原反應(yīng)，因?yàn)榉磻?yīng)通常發(fā)生在表面，
因此超級電容器和電池相比儲存電荷較少，能量密度不高，也正是因?yàn)榉磻?yīng)發(fā)生在表面，
電荷儲存速度非?？?，超級電容器具有很高的功率密度。

“打個比方，濕毛巾中的水，通過擦拭的辦法可以快速取出少量表面吸附水，這相當(dāng)于雙
電層電容；通過擠壓和擰干的方式可取出毛巾中更多的水，這相當(dāng)于贗電容?！彼f，水就
類似于電荷，擦拭的過程就相當(dāng)于接觸放電，如果要更多的電荷，就需要更大力氣擠壓。


相比之下，以往的儲能設(shè)備是由電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，再由化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，兩次轉(zhuǎn)變
能量有損失，超級電容器直接充電，再直接放電，其過程中并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。同時，由于
這種儲能過程是可逆的，超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次，由于能量形式?jīng)]有轉(zhuǎn)變，損
失也很小，充放電效率更高。

新能源汽車領(lǐng)域?qū)⑹潜∧る娙萜鞯闹饕獞?yīng)用方向
薄膜電容器由于具有很多優(yōu)良的特性，因此是一種性能很好的電容器。它的主要特性如下：無極性，
絕緣阻抗很高，頻率特性優(yōu)異(頻率響應(yīng)寬廣)，而且介質(zhì)損失很小?；谝陨系膬?yōu)點(diǎn)，所以薄膜電容器
被大量使用在模擬電路上。尤其是在信號交連的部份，必須使用頻率特性良好，介質(zhì)損失極低的電容器，
方能確保信號在傳送時，不致有太大的失真情形發(fā)生。

目前，我國薄膜電容器大量適用于節(jié)能燈，家電、新能源汽車、智能電網(wǎng)、風(fēng)能、光伏及軌道交通等
領(lǐng)域。隨著下游市場的大規(guī)模使用，薄膜電容器行業(yè)市場規(guī)?？焖僭鲩L。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2015
-2020年中國薄膜電容器行業(yè)市場前瞻與投資規(guī)劃分析報告》數(shù)據(jù)顯示，“十一五”期間國內(nèi)電容器用
聚丙烯電子薄膜的復(fù)合增長率超過15%。2013年，我國薄膜電容器行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到61.58億元，同比
增長14.6%。


近年來，新能源汽車行業(yè)暖風(fēng)頻吹：特斯拉免費(fèi)開放其專利技術(shù);國內(nèi)相關(guān)城市不斷加大充電樁建設(shè)、
加大補(bǔ)貼力度，不斷完善新能源汽車放量所需要的基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)以及相關(guān)政策準(zhǔn)備。從行業(yè)屬性看，
不同于新能源汽車供應(yīng)鏈上的其他環(huán)節(jié)，新能源汽車薄膜電容器行業(yè)不存在產(chǎn)能過剩、過度競爭的問題。
新能源汽車領(lǐng)域薄膜電容器產(chǎn)值為3000元/輛，根據(jù)我國新能源汽車產(chǎn)量進(jìn)行分析，2010年，我國新能
源汽車領(lǐng)域薄膜電容器產(chǎn)值超過2000萬元，為2160萬元;2013年，我國新能源汽車領(lǐng)域薄膜電容器產(chǎn)值
為5250萬元。


地密集出臺相關(guān)政策大力推廣新能源汽車的使用，必將刺激對薄膜電容器產(chǎn)生較大需求。因此，未來
薄膜電容器在新能源及新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將是主要發(fā)展方向。汽車?yán)锩嬉话阌腥齻€地方會用到電容
器：儲能、電機(jī)和電控。在新能源汽車電源部分的設(shè)計中，需要采用高耐壓的電容器進(jìn)行平滑和濾波的
應(yīng)用，汽車內(nèi)部通常工作環(huán)境惡劣，要求電容器耐高溫性能強(qiáng)、可靠性高，壽命長，薄膜電容相比鋁電
解電容具備較大的優(yōu)勢。

薄膜電容器在新能源汽車上的運(yùn)用

薄膜電容器是一種應(yīng)用于直流濾波場合的電容器。由于它跟傳統(tǒng)電容相比有壽命長、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，更適用于新能源汽車中的
逆變器直流濾波。本文主要介紹薄膜電容器優(yōu)點(diǎn)、采用的先進(jìn)技術(shù)、相關(guān)的選型標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用分析。

　　【關(guān)鍵詞】能源；薄膜電容器；電解電容器；逆變器；新能源汽車
　
　　1.隨著工業(yè)的迅速發(fā)展、人口的增長和人民生活水平的提高，能源短缺已成為世界性問題，能源安全受到越來越多國家的重視。隨著
“汽車社會”的逐漸形成，汽車保有量在不斷地呈現(xiàn)上升趨勢，全球汽車行業(yè)的發(fā)展面臨著能源和環(huán)保的雙重壓力，各個國家為了將來在
世界汽車業(yè)中占得一席之地，紛紛推出了各自的的新能源汽車的規(guī)劃藍(lán)圖，并大力發(fā)展新能源汽車。
　　新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源，新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車、氫發(fā)動機(jī)汽
車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品[1]。
　　電機(jī)，電池和電機(jī)控制技術(shù)是新能源汽車的三大核心。電機(jī)控制技術(shù)的核心就是需要高效電機(jī)控制的逆變器技術(shù)，高效電機(jī)控制的逆
變器技術(shù)則需要一個功能強(qiáng)大的IGBT模塊和一個與之匹配的直流支撐電容器。
　　本文主要介紹薄膜電容的優(yōu)點(diǎn)、采用的先進(jìn)技術(shù)、相關(guān)的選型標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用分析。
　　2.薄膜電容的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
　　早期直流支撐薄膜電容都是采用電解電容，隨著薄膜電容技術(shù)的發(fā)展，特別是基膜本身技術(shù)的發(fā)發(fā)展和金屬化采用分割的技術(shù)出現(xiàn)，
不僅使得薄膜電容的體積在越做越小的同時，產(chǎn)品的耐壓水平還保持在相當(dāng)?shù)乃剑F(xiàn)在越來越多的公司采用高溫聚丙烯薄膜電容器的作
為直流支撐電容，一個典型的例子就是豐田公司的PRIUS車型的改進(jìn)；而國內(nèi)車企典型代表是比亞迪F3DM和E6，都使用薄膜電容器作為
直流支撐電容。第一代豐田Prius使用的濾波電容器是電解電容器，見圖2；從第二代開始，便開始使用薄膜濾波電容器組。
　　目前用于直流支撐的薄膜電容器，大部分是使用高溫聚丙烯膜作為介質(zhì)，聚丙烯薄膜電容器有如下的優(yōu)點(diǎn)。
　　a.產(chǎn)品安全性好，耐過壓能力強(qiáng)
　　由于薄膜電容器具有自愈額現(xiàn)象，而且薄膜電容的設(shè)計是按照IEC61071的標(biāo)準(zhǔn)，電容抗浪涌電壓能力大于1.5的額定電壓，加上電容
采用分割膜技術(shù)，見圖4，電容理論上不會產(chǎn)生短路擊穿的現(xiàn)象，這大大提高了這類電容的安全性，典型的失效模式是開路。在特定應(yīng)用
中電容的抗峰值電壓能力也是考察電容的重要指標(biāo)。實(shí)際上，對電解電容而言，允許承受的最大浪涌電壓是1.2倍，這種情況迫使使用者
不得不考慮峰值電壓而非標(biāo)稱電壓。
　　b.良好的溫度特性，產(chǎn)品溫度使用范圍廣，可以從-40℃-105℃
　　直流支撐薄膜電容器采用的高溫聚丙烯薄膜，具有聚酯薄膜和電解電容沒有的溫度穩(wěn)定性，具體如下
　　隨著溫度的升高，聚丙烯膜電容器容量總體是下降的，但下降的比例是很小的，大概是300PPM/℃；而聚酯膜不管是在高溫階段還
是在低溫階段，容量隨溫度變化則大了很多，為+200～+600PPM/℃。
　　聚丙烯膜介質(zhì)電容器的損耗隨溫度變化基本不變的，但聚酯膜介質(zhì)電容器在低溫和高溫顯示變化規(guī)律是不一樣的。
　　由于聚丙烯膜介質(zhì)電容器具有良好的溫度特性，不管是在低溫(比如說中國北方)或者高溫地區(qū)(比如說沙漠地區(qū))都可以得到正常的使
用，但對于電解電容器來說，如果在低溫地區(qū)，由于電解液的存在，電解液可能會凝固，電容的性能在低溫的時候，性能發(fā)生較大的變化，
可能導(dǎo)致電機(jī)控制器不能正常使用。
　　c.頻率特性穩(wěn)定，產(chǎn)品高頻特性好
　　目前大部分的控制器開關(guān)頻率在約10KHZ，這就要求產(chǎn)品的高頻性能好，對于電解電容器和聚酯膜電容器來說，這個要求是個難題。
　　隨著頻率的升高，聚酯膜介質(zhì)電容器的所測容量是隨著頻率的上升是逐步減少的，但聚丙烯膜介質(zhì)電容器則基本不變。
　　隨著頻率的上升，聚酯薄膜介質(zhì)電容器的損耗急劇加大，但聚丙烯介質(zhì)電容器基本不變。
　　d.沒有極性，能承受反向電壓
　　薄膜電容器的電極是蒸鍍在薄膜上納米級的金屬，產(chǎn)品是沒有極性的，故對使用者來說非常方便，不需要考慮正負(fù)極的問題；而對電
解電容器來說，如果超過1.5倍Un的反向電壓被加在電解電容上時，會引起電容內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。如果這種電壓持續(xù)足夠長的時間，
電容會發(fā)生爆炸，或者隨著電容內(nèi)部壓力的釋放電解液會流出。
　　e.額定電壓高，不需要串聯(lián)和平衡電阻
　　為了提高輸出功率，混合動力汽車和燃料電池汽車的母線電壓有不斷提高的趨勢?，F(xiàn)在市場上給電機(jī)提供的電池電壓典型值有280V，
330V及480V，與之匹配的電容不同廠家不太一樣，但大體是會選擇比如450V，600V，800V，容量從0.32mF到2mF，而電解電容器的額
定電壓不高于500V，所以當(dāng)母線電壓高于500V時，系統(tǒng)只能通過串聯(lián)電解電容器來提高電容器組的耐壓水平。這樣，不僅增加了電容器組
的體積、成本，也增加了電路中的電感和ESR。
　　f.低ESR，通過耐紋波電流能力強(qiáng)
　　薄膜電容器大于200mA/μF，電解電容通過紋波電流能力為20mA/μF，這個特點(diǎn)能大大減小系統(tǒng)中所需要的電容器的容量。國內(nèi)廠家
比如廈門法拉主推的產(chǎn)品目前0.4-0.5mΩ，最大紋波電流值從幾十安培到幾百安培不等。
　　g.低ESL
　　逆變器的低電感設(shè)計要求其主要元件DC-Link電容器要有極其低的電感。高性能DC-Link直流濾波薄膜電容器通過把母線整合到電容器
模塊里，使它的自感降到最低(<30nH)，大大減小了在必要開關(guān)頻率下的震蕩效應(yīng)。因此，并聯(lián)在DC-Link電容器上的吸收電容經(jīng)常被省略
掉，電容器電極直接接到IGBT上。
　　h.抗浪涌電流能力強(qiáng)
　　能夠承受瞬間的大電流，采用波浪分切的技術(shù)和電容鍍膜加厚邊技術(shù)，可以提高產(chǎn)品浪涌電流溫度和機(jī)械沖擊的能力。 　　i.使用壽命長
　　薄膜不易老化的特性決定了薄膜電容器優(yōu)很長的壽命，特別在額定電壓和額定使用溫度下，使用壽命大于15000小時；如果按平均30Km/H，
則在壽命期可以有450000Km，電容的壽命對于汽車的行駛里程是足夠的。
　　3.薄膜電容的選擇
　　為了達(dá)到節(jié)能的目的，提高電機(jī)的效率，減少線損，就必須把系統(tǒng)電壓提高(見公式一)，電壓提高后，可以降低通過回路的電流，由于電流
可以比較低，線損就會比較低。
　　P線損=I2R　　　 　 (1)
　　目前系統(tǒng)電壓范圍從100多伏到300多伏，有些公司用于大功率驅(qū)動的達(dá)到400多伏，由于控制電路自感及其在汽車在不同工況下使用的緣
故，大多公司選用是額定電壓450V以上的電容。
　　根據(jù)電機(jī)功率的不同，目前有不同的IGBT模塊可以使用，同樣，對于直流支撐電容器，不同的廠家也推出了不同的產(chǎn)品，主流薄膜電容器
廠商比如廈門法拉和EP公司都推出了不容容量和結(jié)構(gòu)的電容可供選擇。選擇時主要考慮額定容量、允許容量的偏差、額定電壓、最大電壓、電
池電壓的波動范圍、開關(guān)頻率、紋波電流有效值、最大峰值電流、相間續(xù)流電流大小、電機(jī)額定功率、峰值功率、環(huán)境溫度、最高工作溫度、最
高工作海拔、散熱方式和壽命要求等指標(biāo)。
　　4.應(yīng)用分析
　　4.1 紋波電壓產(chǎn)生的原因
　　IGBT工作的時候，電路兩端負(fù)載發(fā)生變化，母線上會產(chǎn)生紋波電流。如果沒有C3電容器，那么電流將全部流經(jīng)電池組，導(dǎo)致Ur產(chǎn)生波動
(Ur=Iripple×r)，U=U1+Ur，所以U兩端將產(chǎn)生較大的紋波電壓，影響IGBT的正常工作。
　　4.2 電容器組的作用
　　如果在母線兩端并上電容器組，當(dāng)ESR+1/ωC<　　4.3 電容器的選擇
　　要使ESR+1/ωC<　　工程應(yīng)用上，可以通過計算機(jī)模擬得到系統(tǒng)需要的最小電容器容值。當(dāng)然，如果設(shè)計前已知了電路中的最大允許紋波
電壓和紋波電流的有效值。那么，系統(tǒng)中需要的最小容值可以通過下面的公式計算：
　　(2)
　　由于系統(tǒng)中的濾波電流相對較大，而電解電容又有0.02A/μF的濾波電流限制，所以在開關(guān)頻率較高的逆變器中一般不按最小容值選擇電解
電容器，而是按下面公式選擇電解電容器的容值：
　　(3)
　　下面以某電機(jī)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是30KW的純電動車型舉例說明，驅(qū)動器上的參數(shù)為：Vw=336V；　Uripple=4V；Irms=100A @10KHz。需
要的最小容值為：
　　(4)
　　這個容量的薄膜電容器很容易找到。如果選用電解電容器，則需要的容量是：
　　(5)
　　由此可以得出，開關(guān)頻率較高的逆變器中使用薄膜電容器可以大大減小應(yīng)用中所需要的容值。
　　5.總結(jié)
　　高性能DC-LINK薄膜電容器是一種采用新的制作工藝和金屬化薄膜技術(shù)的電容器，它增加了傳統(tǒng)薄膜電容器的能量密度，即電容的體積也隨
之縮小。另一個方面它通過將電容器芯子和母排整合的方式來滿足客戶靈活的尺寸要求，不僅使得整個逆變器模塊更加緊湊，也大大降低應(yīng)用電
路中的雜散電感，使電路的性能更加優(yōu)越。電動汽車中使用的電路設(shè)計有高電壓、高有效值電流、有過壓、有反向電壓、有高峰值電流、同時還
有長壽命的要求，薄膜電容無疑是電動汽車作為直流支撐電容的最佳選擇

薄膜電容器是以金屬箔當(dāng)電極，將其和聚乙窬，聚丙烯，聚笨乙烯或聚碳酸窬等塑膠薄膜，從兩端重疊后，
卷繞成圓筒狀的構(gòu)造之電容器。而依塑膠薄膜的種類又被分別稱為聚乙窬電容(又稱Mylar電容)，聚丙烯電
容(又稱PP電容)，聚苯乙烯電容(又稱PS電容)和聚碳酸電容。

膜電容器由于具有很多優(yōu)良的特性，因此是一種性能優(yōu)秀的電容器。它的主要等性如下：無極性，絕緣阻抗
很高，頻率特性優(yōu)異(頻率響應(yīng)寬廣)，而且介質(zhì)損失很小。基于以上的優(yōu)點(diǎn)，所以薄膜電容器被大量使用在模擬
電路上。尤其是在信號交連的部份，必須使用頻率特性良好，介質(zhì)損失極低的電容器，方能確保信號在傳送時，
不致有太大的失真情形發(fā)生。在所有的塑膠薄膜電容當(dāng)中，又以聚丙烯(PP)電容和聚苯乙烯(PS)電容的特性最為
顯著，當(dāng)然這兩種電容器的價格也比較高。然而近年來音響器材為了提升聲音的品質(zhì)，所采用的零件材料已愈來
愈高級，價格并非最重要的考量因素，所以近年來PP電容和PS電容被使用在音響器材的頻率與數(shù)量也愈來愈高。

（1）新能源汽車市場前景廣闊，系未來薄膜電容需求增長最大推動力
新能源汽車已成為全球汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的主要方向和促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的重要引擎。經(jīng)過
多年持續(xù) 努力，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平顯著提升、產(chǎn)業(yè)體系日趨完善、企業(yè)競爭力大幅增強(qiáng)，
2015 年以來產(chǎn) 銷量、保有量連續(xù)五年居世界首位，到 2025 年，我國新能源汽車市場競爭力明顯增
強(qiáng)，動力電池、驅(qū)動電 機(jī)、車用操作系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破，安全水平全面提升。新能源汽
車新車銷售量達(dá)到汽車新車銷 售總量的 20%左右?！吨袊囀袌鲋虚L期預(yù)測（2020-2035）》（
《預(yù)測報告》）顯示，中國未來五年 汽車市場將呈現(xiàn)穩(wěn)定增長趨勢，到 2025 年銷量達(dá)到 3000 萬輛，
結(jié)合銷售占比 20%的份額目標(biāo)，新能源 汽車銷售量到 2025 年有望達(dá)到 600 萬輛。全球新能源汽車
銷售量有望在 2025 年達(dá)到 1200 萬輛。新能源 汽車單車需搭載一個薄膜電容器，且價格在 400-600
元間，隨著企業(yè)制造技術(shù)不斷提升和規(guī)模定制化的推 廣，初步預(yù)計未來 5 年價格年均下降 3%。據(jù)保
守估計，到 2025 年全球新能源汽車用薄膜電容器市場規(guī)模 為 48.03 億元，中國新能源汽車用薄膜電
容器市場規(guī)模為 23.45 億元。

（2）光伏新增裝機(jī)數(shù)量持續(xù)加快成長、運(yùn)營階段對逆變器的更換要求以及儲能配套的趨勢，打開光伏
逆變 器市場的增長空間，從而帶動薄膜電容需求放量



根據(jù)Wood Mackenzie的數(shù)據(jù)，全球光伏逆變器出貨量由2014年的41.57GW增長到2019年126.74
GW， CAGR 達(dá) 24.98%。光伏逆變器行業(yè)集中度逐步提升，2019 年 CR10 達(dá) 73%。其中，華為、陽
光電源、SMA 三家廠商從 2014 年以來穩(wěn)居全球光伏逆變器出貨量排名前三名，光伏逆變器市場 CR3
由 2014 年的 32% 增長到 2019 年的 43%。IHS 數(shù)據(jù)顯示，全球儲能逆變器由 2015 年的 0.9GW 增
加到 2019 年的 9.8GW，CAGR 為 81.65%。



2019 年，全球儲能逆變器市場 CR10 達(dá) 94%，固德威在全球儲能逆變器市場中出貨量 占比約 15%，
排名第一。光伏新增裝機(jī)容量的增長，直接帶來光伏逆變器需求持續(xù)放量，根據(jù) EPIA 數(shù)據(jù)， 2024 年全
球光伏新增裝機(jī)容量預(yù)計達(dá)到 200.11GW，依據(jù)全球容配比 1.2，預(yù)計 2024 年新增裝機(jī)容量帶 來的光伏
逆變器需求將達(dá)到 166.76GW。由于光伏逆變器的壽命約為 10 年，光伏電站的壽命往往在 20 年 左右，
兩者壽命期限錯配，帶來運(yùn)營階段對光伏逆變器的更換需求，預(yù)計到 2024 年光伏逆變器更換需求將 達(dá)到
29.82GW。我們預(yù)測未來光伏發(fā)電儲能配套率將持續(xù)提升，2024 年全球光伏儲能配套率將達(dá)到 6.8%，
2024 年光伏儲能逆變器需求為 13.54GW。綜上以上預(yù)測，2024 年預(yù)期全球光伏領(lǐng)域逆變器市場需求將達(dá)
到 210.11GW。基于我們對薄膜電容在光伏逆變器中的滲透率有望于 2024 年提升至 29%的預(yù)測，2024
年全球光伏領(lǐng)域薄膜電容市場規(guī)模將達(dá)到 21.94 億元，2020-2024 年 CAGR 達(dá) 19.69%。


（3）新增裝機(jī)疊加存量風(fēng)電裝機(jī)替代鉭電解電容器的需求助力薄膜電容需求增長

根據(jù) GWEC 數(shù)據(jù)，全球風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)容量由 2010 年的 39.1GW 增長至 2019 年的 60.4GW，
CAGR 為 5%，2019 年全球風(fēng)電累計裝機(jī)容量達(dá) 651GW。GWEC 預(yù)測，2020-2024 年全球風(fēng)電新增裝
機(jī)量年復(fù) 合增速為 4.0%，2024 年全球風(fēng)電累計裝機(jī)容量可達(dá) 1006GW。根據(jù) GWEC 數(shù)據(jù)，2024 年風(fēng)
電新增裝機(jī) 容量預(yù)計將達(dá)到 73.4GW。在存量風(fēng)電裝機(jī)中的鋁電解電容替代需求下，我們預(yù)計滲透率將持
續(xù)提升。在262風(fēng)電領(lǐng)域中，1MW 裝機(jī)容量大約需要 3 萬元的薄膜電容器。因此，我們預(yù)測 2024 年，風(fēng)
電領(lǐng)域薄膜電容 器市場規(guī)模將達(dá)到 6.39 億元。

阻燃環(huán)氧樹脂在薄膜電容器中的應(yīng)用
隨著技術(shù)水平的發(fā)展，電子、家電、通訊等多個行業(yè)更新?lián)Q代周期越來越短，而薄膜
電容器憑借其良好的電工性能和高可靠性，成為推動上述行業(yè)更新?lián)Q代不可或缺的電子
元件。未來幾年隨著數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)進(jìn)一步發(fā)展和國家在電網(wǎng)建設(shè)、電氣
化鐵路建設(shè)、節(jié)能照明、混合動力汽車等方面的加大投入以及消費(fèi)類電子產(chǎn)品的升級，
薄膜電容器的市場需求將進(jìn)一步呈現(xiàn)快速增長的趨勢。同時對薄膜電容器不但提出了更
高的質(zhì)量要求，而且也為它制定了更嚴(yán)格的安全技術(shù)規(guī)范，不僅要求它具有耐高濕熱和
高強(qiáng)度等技術(shù)特性，而且還必須具有良好的阻燃性。這實(shí)際上就是要作為薄膜電容器保
護(hù)層的環(huán)氧樹脂包封膠必須適應(yīng)這些更苛刻的條件。

薄膜電容器

什么是環(huán)氧樹脂

環(huán)氧樹脂(EP)是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物，活潑的
環(huán)氧基團(tuán)可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。之所以引起人們的重視，是由于
環(huán)氧樹脂及其固化物是熱固性樹脂中綜合性能最好的：

（1）它有優(yōu)良的物理機(jī)械性能、電絕緣性，固化收縮率??；

（2）穩(wěn)定性好，固化后的環(huán)氧樹脂主鏈?zhǔn)敲焰I和苯環(huán)，三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)致密又封閉，因
此它耐酸、耐堿及多種介質(zhì)；

（3）粘結(jié)強(qiáng)度高，尤其是環(huán)氧基團(tuán)能與固化劑作用交聯(lián)生成大分子，具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力；

（4）原料容易取得，制造技術(shù)并不復(fù)雜，設(shè)備也比較簡單且工藝性好；

（5）使用方便，能作為涂料，電氣絕緣材料，膠粘劑澆注料，灌封料，包封料及玻璃鋼
等，用途十分廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中起著不可缺少的重要作用。

通用型環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)示意圖

但是普通型環(huán)氧樹脂的極限氧指數(shù)僅為19.8%左右，其易燃性及離火后的持續(xù)自燃容易引
發(fā)火災(zāi)，作為電子電器領(lǐng)域的基礎(chǔ)材料使用時，難以滿足實(shí)際的阻燃要求，必須進(jìn)行阻燃
處理。

環(huán)氧樹脂的阻燃改性

環(huán)氧樹脂達(dá)到阻燃有兩種方法，一般可分為“復(fù)合型”和“結(jié)構(gòu)型”兩種。

2.1、復(fù)合型阻燃環(huán)氧樹脂

復(fù)合型阻燃環(huán)氧樹脂是指在環(huán)氧樹脂中加入各種不參與固化反應(yīng)的阻燃添加劑，從而使材
料具有阻燃性能，具有工藝簡便、成本低廉、原料來源較為廣泛和操作方便等特點(diǎn)。目前
使用的添加型阻燃劑可分為無機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑。常用的無機(jī)阻燃劑有氫氧化鋁、氫
氧化鎂、膨化物、三氧化二銻、紅磷等。有機(jī)阻燃劑包括有機(jī)鹵系（如氯化石蠟、四溴雙
酚A、十溴二苯醚等）和有機(jī)磷系阻燃劑（如磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、三（氯乙基）
磷酸酯等）。

（1）無機(jī)阻燃劑

頗具代表性的金屬基氫氧化物，性能穩(wěn)定，價廉低毒，具有阻燃和抑煙作用，是環(huán)氧樹脂
的常用阻燃劑，但其用量必須較大，如加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)44.2%的氫氧化鋁時，阻燃環(huán)氧樹脂
的氧指數(shù)可達(dá)28.2%。紅磷和氫氧化鋁復(fù)配使用時能提高環(huán)氧樹脂的阻燃效果，同時大幅
降低氫氧化鋁的用量。

（2）有機(jī)鹵系

有機(jī)鹵系阻燃劑是應(yīng)用十分普遍的一種阻燃劑，其添加量相對比較少，且阻燃效率較高，
尤其是溴系阻燃劑。但溴系阻燃劑存在的嚴(yán)重缺點(diǎn)是使被阻燃基材的抗紫外線穩(wěn)定性降低
，且其對人類健康和環(huán)境存在著嚴(yán)重的威脅，故在使用中將逐步被其他低毒、無公害的無
機(jī)阻燃劑和有機(jī)磷系阻燃劑所取代。


（3）有機(jī)磷系

有機(jī)磷系阻燃劑是近年來發(fā)展較快的一種高性能阻燃劑，兼具阻燃和增塑的功能，擁有較
低的毒副作用及較好的阻燃效果，應(yīng)用較為廣泛，是今后主要發(fā)展的非鹵新型阻燃劑。

2.2 結(jié)構(gòu)型阻燃環(huán)氧樹脂

由于大比例添加型阻燃劑的使用一方面會影響材料的機(jī)械性能，另一方面在固化和使用過
程中，阻燃劑的遷移會導(dǎo)致阻燃效果逐漸降低，呈現(xiàn)不穩(wěn)定的阻燃狀態(tài)。為此，考慮將具
有阻燃功效的反應(yīng)性單體或固化劑作為制備環(huán)氧樹脂的原理，將阻燃元素導(dǎo)入環(huán)氧樹脂的
分子結(jié)構(gòu)，使最終的環(huán)氧樹脂具有長效、穩(wěn)定的阻燃性能，且可以保持樹脂原有的熱力學(xué)
性能，如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，力學(xué)機(jī)械性能等。分子結(jié)構(gòu)中帶有一定數(shù)量的鹵素、硅或磷元
素的功能單體都可以考慮作為反應(yīng)單體和固化劑。

（1）阻燃功能單體原料

這類有阻燃功能單體合成的結(jié)構(gòu)型阻燃環(huán)氧樹脂，由于分子結(jié)構(gòu)中含有大量的鹵素、硅、
磷等阻燃元素，因而這類環(huán)氧樹脂的阻燃性能極好。如以四溴雙酚A替代普通雙酚A作為
環(huán)氧樹脂的反應(yīng)原料，制備出高分子量的溴化環(huán)氧樹脂，具有穩(wěn)定性好、阻燃性能高的
特性。

（2）阻燃固化劑

將鹵、硅、磷元素等具有阻燃功能的元素引入普通固化劑的分子結(jié)構(gòu)中，如二氯代順酐、
四溴苯酐、含磷胺類、含有胺基的磷酸及磷酸的酰胺等，或者通過分子設(shè)計直接合成具
有阻燃功能的新型固化劑都是值得關(guān)注的研究方向。