从制造业到创造业,尼吉康新品与薄膜电容的中国制造

最新更新时间:2021-12-07来源: EEWORLD关键字:尼吉康  小型锂离子可充电电池  薄膜电容 手机看文章 扫描二维码
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作为一家全球知名的电容器企业,尼吉康这次为我们带来的新产品是:小型锂离子可充电电池。它是一个功率密度和能量密度趋于EDLC(超级电容)与锂离子二次电池范围之内的产品。在同样体积下的能量密度优于超级电容。在同样体积下的功率密度,以及使用温度范围,循环次数上面,比普通的锂离子电池有优势,不会像锂离子电池有发生燃烧、爆炸等一系列情况。

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普通的锂离子电池负极材料采用的是石墨,短路时,内部电流较大,会有燃烧、爆炸的情况。而SLB电池负极材料使用的是钛酸锂,即使电池内部出现短路,钛酸锂材料表面由于阻抗变高,只有微量电流通过,所以不会发生不稳定现象。在电池经过高速充电、低温、长期循环时,普通锂离子电池可能会有锂离子析出,导致碳素负极的火花或燃烧,SLB电池则不会出现这种情况。


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产品特点:

1、长寿命。SLB电池在循环充放超过25000次,容量仍能保持在80%以上。区别于以往锂离子电池,充放电数百次、数千次,容量就会达到非常低的情况,循环充放电特性比锂离子电池优异很多。

2、支持急速充、放电。普通锂离子电池平均充电速度是1C(60分钟充放电一次)左右,而SLB电池可以实现最高20C(3分钟充放电一次)的充电速度,放电也是同样能达到20C。简单概括,它可以在3分钟之内完成充电80%的电量,也可以在3分钟之内,放掉全部容量90%左右的电量。

3、支持弱电流充电。比如振动发电提供非常微小的5微安微小电流,也能够对SLB电池进行充电。

 4、低温特性。普通锂离子电池,可能在零下20度就处于无法工作或电解液凝固没法放电,而SLB电池在零下30度依然能够放电,相较于锂离子电池在低温情况下,具有一定的优势。

 5、安全性。通过6项实验:压坏、钉刺、钝针测试、外部短路、过充电、强制放电,均没有发生破裂以及着火的现象,通过了UL1642和IEC认证。

 

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目前,尼吉康已经推出了5款SLB系列小型锂离子可充电电池。其中2款要到2022年4月份量产。

 

目标市场及IoT应用方案

 

SLB电池的目标市场主要是用于较小型的、可携带或可穿戴的产品,类似于电子笔、电动工具、无线耳机、电子香烟等等。


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三星手机(Galaxy Note 10/Galaxy Note 20系列)搭配的电子笔(S Pen)里面就有搭载最小尺寸的3×7的SLB产品。原本这支笔里面装的是一个EDLC(超级电容),经过尼吉康推荐,三星公司目前的电子笔都搭载了SLB的产品。


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从EDLC更换到SLB,主要优势在于待机时间会更长。因为相同体积下,SLB的容量会比EDLC大10倍左右,它的放电能力还可以让笔实现更多功能的扩展,解决因增加新功能而增加的电力消耗问题。

 

物联网上的调制解调器专门处理小容量数据,为减少通信成本,采用SLB系列电池作为备用电源在基板上使用。即使主电源被切断,也能够实时通过SLB的供电进行通信。

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用于环境监测的传感设备 "RICOH EH环境传感器D201/D202"。采用SLB系列电池,因为体积小巧,可以放置在仓库的任意位置,用于监测冷藏环境、高温和高湿环境,并且能利用仓库的光照进行充电,真正做到了无需布线,无需维护。

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在物联网方面,智能家居、防灾、智能建筑、智能农业上,有很多类似于理光环境传感器这种设备,这也是SLB比较有发展方向的一个领域。

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在桥梁监测系统中,SLB电池也有不错的应用方案。当桥梁上有车开过,会产生振动,振动所产生的能量,就可以对它进行充电,利用SLB支持弱电流充电的特性,再利用SLB进行放电,监测桥梁,实现预警或报警。

 

尼吉康还有很多搭配太阳能板给SLB电池充电的方案,同时,尼吉康也加入了薄膜太阳能电池研究联盟,一同去研究更好的太阳能板,更好的收集太阳能资源,让这些低成本、轻质、灵活的薄膜太阳能电池有望被用于各种方面。

 

如利用太阳能板进行充电,不再需要人为去更换电池,实现“半永久”的特性,在监测水坝和河流水位的免维护防灾系统中,大大减少了人工安装的工作量,成功降低了水位计的成本,还可搭载API,链接到灾难管理系统。

 

在这个电子标签的方案中,就是利用与理光公司的芯片搭配,通过太阳能达到“半永久”式的效果。超市里的电子标签,以往都是钮扣电池,如果电池没电人为去更换,会浪费大量人力资源。用这套方案,可实现免维护运行,利用应用程序还能实现多个电子货架标签同时管理和更新显示信息。

 

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电子标签内部电路图:把太阳能电压转换为可以给SLB充电的电压(2.8伏)SLB充电之后,通过SLB芯片,转换成电子标签所需要的电压(2.6伏)。

    

除了太阳能还可以通过微波对SLB电池进行充电,不需要特定角度,甚至可以给移动中的物体提供充电,在单个芯片上实现电力和数据的相互通信。超长距离的电力传输,比传统微波电力传输效率高约20倍,最远可支持20米。

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SLB系列电池在实际应用中还有很多实用方案,如在办公室、在服务器机房安装环境传感器,收集温度、湿度、二氧化碳值等环境数据。通过无线充电无需布线、不破坏空间景观,让布局变得更容意,轻松实现免维护、免更换的效果。

 

新产品 新升级


在今年的CEATEC 2021期间,尼吉康展示了最新导电性高分子混合铝电解电容器和铝电解电容器。

 

导电性高分子混合铝电解电容器是尼吉康在2015、2016年开始推向市场的一种产品。和铝非固态电解电容器相比,在高频率领域的ESR性能优异,对于 

温度变化具有稳定的ESR性能。因内部含有电解液,具有氧化膜修复功能,能维持稳定的电气性能。

 

导电性高分子混合铝电解电容器主要应用在汽车电子方面。这次展示的GYA系列、GYB系列、GYC系列、GYD系列分别可以在125℃、105℃、135℃、150℃的环境中使用。其中,GYA系列的拓展电压从以前没有的80伏拓展到了耐压值80伏,并且能保证大尺寸,而GYE是新推出的系列,相对GYA系列容量有所提升。

 

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在用途方面,几乎囊括了所有汽车的应用,车载:EPS 、大灯、EWP(电子水泵)、EOP(电子油泵)、空气悬挂、离合器、空调 etc;非车载:4K电视、吸尘器、通讯设备、医疗器械 etc。

 

在铝电解电容器产品方面,贴片型有两种:UBH系列和UYA系列;牛角基板端子型有两种:LGC系列和LHT系列。

 

UBH系列能够实现在同样体积可容比的情况下,容量比之前的产品(UBC系列)增加2倍,寿命增加1.5到2倍,是一款性价比非常高的产品。主要用于汽车发动机ECU和服务器电源。UYA系列使用了低挥发性电解液,优化了内部规格和结构,和之前的产品(UCZ系列)比,实现了更长的使用寿命、扩充了UUE系列中一直没有的63V~100V的产品式样,高耐受电压化、高可靠性,主要用于5G基站。


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新推出的LGC系列相比之前的LGX系列,采用高倍率的电极箔实现小型化,通过使用高耐压电解纸以减薄电解纸的厚度,实现高容量化。主要用于服务器电源、开关电源等领域。

 

LHT系列是针对以前LGN系列的小型化产品。它能够在-40℃ ~ +125℃正常稳定的运行,整体温差跨度达到165℃,主要用于5G和其他通信设备或需要高温的领域。

 

尼吉康的电容器目前分为三类:

1、铝电解电容器,由电解液充当电解质;

2、导电性高分子混合铝电解电容器,电解质是电解液和导电性高分子;

3、导电性高分子铝固体电解电容器,使用导电性高分子作为电解质。

 

在技术开发方面主要分为三个部分:

1、铝电解电容器对应异常电压技术。在过去,可以保证常温15-35℃环境下工作。现在,最高可工作温度能到达105℃。对于常规的温度范围(15-35℃)施加的电压可以达到额定电压+100V。

2、高电压用铝电解电容。通过它的低温特性,120Hz时的电容变化率、阻抗比和ESR都得到了极大的改善。 

3、可应对800V高电压值。采用新型电解质,能够在105℃高温环境下承受800V或更高的电压。

 

薄膜电容器的中国制造


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2011年2月14日,尼吉康在中国宿迁市设立了尼吉康电子(宿迁)有限公司,主要生产导电性高分子铝电解电容器和车用薄膜电容器。

 

薄膜电容器是电动车、高压车和PHV电机驱动逆变器的一个重要组成部分。由于新能源车的高速发展,对薄膜电容器的需求日益增加。尼吉康薄膜电容器的销售额也与日俱增,从2020年到2021几乎成倍增长。

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以往尼吉康的薄膜电容器只能在日本的草津工厂生产,因为中国和海外市场电动车发展逐年推进,根据市场需求,已经在宿迁工厂引入新设备,开拓新产线来生产薄膜电容器。目前,正式的量产还没有在宿迁工厂开始,相信这个日子会很快到来。

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EV车用薄膜电容器生产线

 

持续创新、让技术产品永远保持生命力,尼吉康是怎么做到的?


尼吉康株式会社成立于1950年8月1日,公司位于日本京都,已经有近七十年的发展历史,主要从事电子元件电容器与电路产品的开发、制造和销售。截止到2021年3月31日为止,共有5209名在职人员。

 

尼吉康公司分为“电容器事业本部”和“NECST事业本部”(Nichicon Energy Control System Technology )两个部分。电容器事业本部主要从事铝电解电容器、薄膜电容器的开发、制造及销售。NECST事业本部主要从事电路产品,包括家庭用蓄电系统,V2H(Vehiche to Home)、快速充电器、公共、产业用蓄电系统、医疗电源、事务机用电源等的开发、制造及销售。

 

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其中,能源、环境、医疗器械,汽车、车辆相关设备,家用电器、产业用变频设备,信息通讯设备是尼吉康的四个重要市场。

 

尼吉康从材料到成品开发和生产方面的优势主要有:

  • 无论是做铝电解电容器、薄膜电容器,还是相关回路产品,从原材料开发来稳定供应,控制合理稳定的价格、稳定的交货期和稳定的质量来满足客户,以客户满意度NO.1为目标。

  • 作为铝电解电容器行业的领导者,拥有诱电体氧化皮膜技术、腐蚀技术、电解液技术、仿真解析技术,在同行业里一直保持着数一数二的水准。同时汇集了种类繁多的产品阵容,可根据客户需求提供不同的电容器。

  • 在薄膜电容器的研发和生产中,通过建立公司内部薄膜生产系统,加快产品开发,降低材料成本,实现稳定供应。在安全问题上,开发了独特的沉积模式,以最大限度地提高SH(自愈)型薄膜电容器的安全性。再加上微型化和减重的设计、仿真分析(优化的模拟提供了低成本的优化产品)来控制产品的高质量和性价比。

  • 保证一个产品至少有两个以上的工厂可以生产,即使碰到一些不可避免的自然灾害,也能够确保客户有产品、不断线。这是尼吉康在全球范围内整体的生产供给保证机制。

 

尼吉康在日本有10家原材料和生产最终产品的工厂,另外,在中国宿迁和无锡、马来西亚还有3家海外工厂,来共同布局尼吉康对全球服务的供给策略。

 

尼吉康在全世界有17个销售网点,能及时就近服务于当地客服,销售公司和服务公司的网络布局遍布美洲、欧洲和亚洲。正式因为有了这样庞大的销售规模,每年的销售金额都保持在70亿人民币左右,大部分的销售金额集中在亚洲地区,欧洲和美国地区占据将近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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在环境保护方面,尼吉康一直积极应对。不断追求创新技术开发,减少温室气体排放,为社会做贡献。2020年在日本被授予应对气候变化行动环境大臣表彰奖。

 

 

 


关键字:尼吉康  小型锂离子可充电电池  薄膜电容 编辑:王兆楠 引用地址:从制造业到创造业,尼吉康新品与薄膜电容的中国制造

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