日前，TDK宣布推出全球首款軸向固液混合的鋁電解電容，TDK電子大中華區鋁電解產品市場部經理王濤詳細講解了該產品的特性及應用。

王濤指出，高功率密度、小體積、低重量以及高可靠性是客戶對汽車電子系統的要求。這些要求同樣適用于鋁電解電容器等個別元件。而降低等效串聯電阻 (ESR)在這方面顯得特別重要。全新軸向引線式聚合物混合鋁電解電容器，正是 TDK 在元件行業內豎立的又一領先標桿。

大部分的汽車系統都要求在某單位體積內具有極高的電容量，而鋁電解電容器正好提供這種特性，從而穩定工作電壓，保障系統的功能可靠。最近幾年，TDK 集團開發并不斷優化了鋁電解電容器，特別是針對汽車應用。其中軸向式電容器是目前這些開發工作的最佳成果，它能承受高達 60g的抗振動能力，允許最高使用溫度達 150℃。

TDK電子大中華區鋁電解產品市場部經理王濤

TDK軸向電容器發展歷程

王濤特別強調了TDK軸向鋁電解電容的發展歷程，包括采用了更好的鋁材，創新的結構設計以及優化產品散熱等角度，一步步的提升產品的紋波電流。

鋁電解電容器的一項重要特征是其等效串聯電阻 (ESR)：當施加了交變電流（波紋電流）時，電流將會加熱元件，從而導致跟ESR 等比例的功率損失 (PL = ESR x I2   )。因此，ESR 和熱阻是限制鋁電解電容器電流能力的主要因素。

通過多加芯子的引線條等等手段可逐步降低 ESR，從而提高鋁電解電容器的電流能力，但這種逐步式的改進無法跨越式降低等效串聯電阻值。其主要原因在于普通液態電解液的低導電性。這種離子導體的導電性只有約 0.01 S/cm。作為對比：銅等純金屬的導電性約為 58 x10 e4 S/cm。

新的聚合物材料特性

正如前所述，TDK采用了固液混合的技術，在電解液中加入特有的納米級材料，是傳統導電率的10萬倍，使得紋波電流能力有數倍的提升，相比以前進步顯著。

王濤表示：“固液混合電容器并不是新鮮技術，以前在表貼式產品中已經存在，但是在軸向電容器產品上還是第一次。”

固液混合電容器結構框圖與Polymer材料結構

根據實測結果，聚合物混合鋁電解電容器與標準鋁電解電容器的等效串聯電阻 (ESR) 和紋波電流對比圖，創新型的電容器特性顯著高于后者。

除了降低等效串聯電阻 (ESR) 以外，相比于僅使用聚合物，混合技術還提供了另一個優勢： 聚合物混合鋁電解電容器具有自愈性，能對鋁電解電容器電介質氧化層中的缺陷進行再氧化。因此，相比于純聚合物鋁電容器，聚合物混合鋁電解電容器具有更高的介電強度、耐溫性以及耐用性。

與同等尺寸的液體電解質技術相比，現有的聚合物混合技術提供了 2 至 5 倍的更高波紋電流能力，具體取決于溫度和額定電壓。目前，市場上此類電容器的電容值和額定電壓值相對較低。

更高的電容值和功率密度

TDK 顯著地改善了聚合物混合鋁電容器的電流技術，實現了更高的電容值和功率密度，并具有更低的等效串聯電阻 (ESR)。其中采用的專利材料、工藝和設計創新包括：

優化的結構和固態/液態電解液成分

將聚合物材料填充至大的芯子繞組中

通過多引線條接頭實現超低金屬電阻，從而充分利用聚合物的高導電性，即使在大型設計中仍可使用。

首款軸向聚合物混合鋁電容器產品詳解

以聚合物專利為基礎，TDK 成功開發了全球首個軸向式設計的聚合物混合鋁電容器。在 25 V 至 63 V 的額定電壓下，電容可達 390 μF 至 2200 μF，并且典型等效串聯電阻(ESR)極 低，僅為 2 mΩ 至 3.5 mΩ。這種新的電容器結構緊湊，尺寸僅為 14 mm x 25 mm（直徑 x 高）至 16 mm x 30 mm（直徑 x 高）

與一般鋁電解電容器相比，全新聚合物混合鋁電解電容器的等效串聯電阻值非常小。因此， 這種新的電容器提供了極高的波紋電流能力，為一般鋁電解電容器的 2 至 10 倍。

減少元件數量，縮小系統空間

由于具有高波紋電流能力，這種全新的軸向引線式聚合物混合鋁電解電容器具有極高的功率密度，從而顯著減少了所需元件的數量，節約了大量空間。在此之前，為實現汽車應用所需的高電流能力，用戶通常必須并聯多個標準鋁電解電容器，占用了大量空間，或者使用多個現有的低電容聚合物混合 SMD 鋁電解電容器。使用單個元件還可以減少焊點的數量，以及增加產品的一直可靠性，從而確保更高的可靠性。

如圖所示，一顆全新的軸向電容，可以替換2顆傳統直插式鋁電容或者4顆SMD型電容，更小面積，更高可靠性以及更輕重量等多種優勢。

這種全新的聚合物混合鋁電解電容器的典型應用領域是 48 V 系統的額定電壓在 25 V, 35 V 和63 V 的直流鏈路逆變器，且這種應用在混合動力汽車中日益流行。更多的潛在應用包括電子助力轉向系統(EPS)和風扇控制單元。

值得一提的是，為了增加產品的可靠性，在外殼方面，TDK特別為產品設計了卡槽，以應對車內的復雜振動環境。

混合聚合物技術引入SMD系列產品

除了軸向引線式混合聚合物鋁電解電容器，TDK 還開發了 SMD 系列。額定電壓為 25 V 至 35 V 時，新系列電容器的容值為 270μF 至 330μF。憑借其混合聚合物技術特性，這些尺寸僅為 10 mm x 10.5 mm（直徑 x 高）的電容器可實現低于 18 mΩ 的等效串聯電阻值。

談到未來，王濤表示，TDK 將繼續開發聚合物混合技術以覆蓋更高的電壓等級，包括遠大于 100 V 的電壓范圍。同時，更大電容的軸向式設計也正處于研發階段。通過進一步擴展聚合物混合鋁電解電容器的 產品線，TDK 將繼續設法滿足汽車開發工程師對更高功率密度、小型化及可靠性的需求。

產品總結：

主要應用

48V 車載雙向電源轉換器
混動汽車的電機逆變器
電動動力轉向系統
水泵
電動渦輪增壓器和增壓器
散熱風扇
變速箱控制器

主要特點與優勢

超低等效串聯電阻：典型值為 2 至 3.5 m
寬工作溫度范圍：-40 °C 至+150 °C
在 125 °C 條件下，使用壽命長達 4000 小時