在6月26日，充電頭網(wǎng)舉辦了2024電動(dòng)工具新技術(shù)線上研討會(huì)，旨在深入了解各大芯片企業(yè)對(duì)電動(dòng)工具領(lǐng)域的最新技術(shù)和解決方案，參會(huì)者們通過(guò)在線平臺(tái)聚集一堂，共同探討未來(lái)電動(dòng)工具發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)趨勢(shì)。
來(lái)自綠寶石電子科技股份有限公司的張業(yè)維為我們帶來(lái)綠寶石在電動(dòng)工具領(lǐng)域的產(chǎn)品的介紹。
綠寶石電子科技股份有限公司成立于2004年，主要生產(chǎn)鋁電解電容器、固態(tài)電容器、疊層電容器、超級(jí)電容器及模組，是國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于PD快充、智能家居、電動(dòng)工具、工業(yè)電源、5G通訊及新能源汽車等領(lǐng)域。
綠寶石擁有三個(gè)制造基地，180多項(xiàng)專利，研發(fā)人員占20%。總部位于廣東肇慶，生產(chǎn)液態(tài)鋁電解和固液混合電解電容器；新成立的工業(yè)園區(qū)位于肇慶高新區(qū)，專注于疊層固態(tài)電容器和超級(jí)電容及模組；湖南永州江華制造基地專注于固態(tài)電解電容器。
綠寶石在鋁電解電容器、固態(tài)電解電容器、超級(jí)電容器和疊層電容器等產(chǎn)品方面取得了顯著進(jìn)展，特別是在高頻高功率、碳化硅等技術(shù)方面的應(yīng)用。產(chǎn)品能夠滿足6.3-500V的電壓需求，并獲得了國(guó)際和國(guó)內(nèi)專利。近年來(lái)，綠寶石也在加速進(jìn)入高頻高功率和碳化硅的市場(chǎng)，尤其在PD領(lǐng)域表現(xiàn)突出。
同時(shí)為了響應(yīng)國(guó)家清潔能源，碳中和的排放需求，綠寶石吸收了國(guó)內(nèi)外高級(jí)工程師和技術(shù)專家的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了超級(jí)電容和疊層固態(tài)電容。除了電動(dòng)工具行業(yè)的客戶外，綠寶石在PD行業(yè)、智能家電和工業(yè)電源等領(lǐng)域都能提供定制的解決方案。
隨著電動(dòng)工具領(lǐng)域趨向智能化、自動(dòng)化、輕量化和便攜化發(fā)展，在電源板塊和電控板領(lǐng)域，綠寶石的電解電容能在AC/DC和DC/DC電路中起到儲(chǔ)能和濾波作用。
在電動(dòng)工具的電路板塊中，第一個(gè)問(wèn)題是工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生超大的電流，特別是在瞬間啟動(dòng)和過(guò)載時(shí)，電流會(huì)達(dá)到30安培甚至更高。
電容在AC/DC電路或DC/DC電路中，以及在儲(chǔ)能或瞬間啟動(dòng)板塊中，起到儲(chǔ)能或?yàn)V波的作用。對(duì)應(yīng)的AC/DC板塊中，像液態(tài)的牛角電容，痛點(diǎn)是可靠性差、小型化要求達(dá)不到、溫升過(guò)高。在DC/DC板塊中，插件電解電容滿足不了震動(dòng)需求，或者在瞬間啟動(dòng)時(shí)，電池不能滿足大電流釋放要求。
綠寶石收集了相關(guān)電動(dòng)工具對(duì)電容的要求，有以下痛點(diǎn)：
- 在高溫情況下使用電容壽命縮短，滿足不了客戶的整機(jī)壽命需求。綠寶石采用的方式是聯(lián)合開(kāi)發(fā)高比容鋁箔、耐水合鋁箔，以及高氧化效率的電解液。
- 在震動(dòng)環(huán)境下，綠寶石通過(guò)匹配自己的工藝搭配和材料技術(shù)來(lái)滿足震動(dòng)需求。
- 小型化需求。目前電動(dòng)工具向小型化、輕量化、便攜式方向發(fā)展，對(duì)電容小型化的趨勢(shì)越來(lái)越高。綠寶石們通過(guò)提升設(shè)備的卷繞能力和產(chǎn)品的工藝能力來(lái)滿足這些要求。
- 溫升失效、壽命失效、浪涌失效等問(wèn)題。
電動(dòng)工具在高溫下使用或在過(guò)載波流等惡劣條件下使用時(shí)，瞬間溫度可以達(dá)到150℃，有時(shí)甚至達(dá)到175℃。
實(shí)際上，在2021年之前，這個(gè)市場(chǎng)需求已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)，綠寶石也在前期開(kāi)發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，采用了高耐熱的電極箔，以及在高溫條件下低蒸發(fā)的電解液，匹配了超高耐溫的封口材料。
目前，綠寶石推出的產(chǎn)品可以在150℃下保證1000小時(shí)的壽命，這一產(chǎn)品已于2021年1月量產(chǎn)。
綠寶石在應(yīng)對(duì)震動(dòng)需求時(shí)，在產(chǎn)品電極兩邊加了兩個(gè)輔助電極用于固定產(chǎn)品。在正弦波震動(dòng)條件下可以滿足40G的震動(dòng)需求，在鐘擺錘沖擊下可以滿足1000G。同時(shí)，樹(shù)脂板的側(cè)壁也可以增強(qiáng)電容器的耐震動(dòng)能力。
插件式產(chǎn)品在震動(dòng)環(huán)境下鋁端子（電極電容的引線）有斷裂或脫落風(fēng)險(xiǎn)。綠寶石推出的SJ系列，改變電解電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以避免在高震動(dòng)條件下的內(nèi)部晃動(dòng)，防止產(chǎn)品失效。
在SNAP-IN產(chǎn)品上，綠寶石采用了多端子形式或超聲波導(dǎo)接的方式，取代了傳統(tǒng)的鉚壓方式，并通過(guò)多重束腰方式增加電解電容的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其在震動(dòng)環(huán)境下內(nèi)部結(jié)構(gòu)不會(huì)受到損傷。這種機(jī)理與引線式產(chǎn)品的機(jī)理相類似。
在小型化領(lǐng)域，綠寶石首推的是ME系列。其特點(diǎn)包括采用高容量涂層鋁箔，新型卷繞設(shè)備和結(jié)構(gòu)優(yōu)化來(lái)滿足小型化產(chǎn)品需求。目前可以將產(chǎn)品做得更小.例如，早期需要16φ x 32mm尺寸的450V電容，現(xiàn)在可以做到8φ x 23mm尺寸。這可以減少使用的數(shù)量和插件成本，還可以降低電解電路的設(shè)計(jì)成本。性能上也能滿足產(chǎn)品的需求。
電動(dòng)工具或工業(yè)電源車規(guī)級(jí)產(chǎn)品在過(guò)載、過(guò)流、過(guò)壓條件下，需要保證產(chǎn)品的使用壽命，綠寶石通過(guò)降低電解質(zhì)的阻抗和增加散熱方式來(lái)解決這一問(wèn)題。首先，通過(guò)選用更低阻抗的復(fù)合紙來(lái)匹配產(chǎn)品的低阻抗需求。其次采用取消固定劑的方式，用鋁殼直接接觸芯包底部，增加散熱效果。
在工藝條件下，電解電容在抗浪涌特性或充放電效應(yīng)下，電極部分容易發(fā)生擊穿或打火現(xiàn)象。綠寶石通過(guò)增加輔助電極和采用復(fù)合紙?jiān)O(shè)計(jì)規(guī)范及工藝匹配，聯(lián)合開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品在服務(wù)器領(lǐng)域，電動(dòng)工具領(lǐng)域等，綠寶石的SP和SQ系列可以滿足500萬(wàn)次的充放需求。
小型化低壓產(chǎn)品在抗震動(dòng)特性方面，建議選擇固液混合產(chǎn)品。固液混合產(chǎn)品結(jié)合了液態(tài)電解電容和固態(tài)電解電容的優(yōu)點(diǎn)，既具備液態(tài)電解電容的高容量和低漏電特性，又具備固態(tài)電解電容的寬溫度使用范圍。
從2008年開(kāi)始，經(jīng)過(guò)16年的摸索，通過(guò)改良電解液配方和高分子結(jié)構(gòu)，綠寶石開(kāi)發(fā)了一款可以在高溫條件下使用的固液混合產(chǎn)品。這款產(chǎn)品使用了新型電解液，相比傳統(tǒng)電解液產(chǎn)品在容量變化和ESR變化方面表現(xiàn)更加穩(wěn)定。
同時(shí)，綠寶石推出可以滿足150℃的固液混合產(chǎn)品：TF系列。
針對(duì)電動(dòng)工具的瞬間啟動(dòng)時(shí)大電流需求，超級(jí)電容可以與電池并聯(lián)使用，實(shí)現(xiàn)瞬間大電流釋放。
除了電動(dòng)工具，綠寶石的產(chǎn)品還廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，包括：
綠寶石持續(xù)關(guān)注產(chǎn)品應(yīng)用的四高一低需求，具體包括：
- 交付速度快：確保產(chǎn)品能夠及時(shí)滿足市場(chǎng)需求。
- 成本轉(zhuǎn)換效率：優(yōu)化成本，提高轉(zhuǎn)換效率。
- 可靠性：確保產(chǎn)品在各種應(yīng)用場(chǎng)景下的穩(wěn)定性和耐用性。
- 功率密度：提升產(chǎn)品的功率密度，滿足高功率需求。
- 開(kāi)關(guān)頻率：提高開(kāi)關(guān)頻率，提升產(chǎn)品性能。
綠寶石還提供定制化開(kāi)發(fā)服務(wù)，根據(jù)客戶的特殊需求，提供定向化的解決方案，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的具體要求。
充電頭網(wǎng)總結(jié)
綠寶石電子科技股份有限公司在電解電容器、固態(tài)電解電容器、超級(jí)電容器和疊層電容器領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展。尤其是在高頻高功率和碳化硅等技術(shù)方面的應(yīng)用，綠寶石的產(chǎn)品可以滿足250V至400V的電壓需求，并獲得了多個(gè)國(guó)際和國(guó)內(nèi)專利，確保了綠寶石產(chǎn)品在AC/DC和DC/DC電路中，能在高溫、震動(dòng)等嚴(yán)苛條件下表現(xiàn)出色。
綠寶石特別注重響應(yīng)市場(chǎng)對(duì)清潔能源和碳中和的需求，開(kāi)發(fā)了超級(jí)電容和疊層固態(tài)電容器產(chǎn)品，提供了更加環(huán)保、高效的解決方案。這些產(chǎn)品在電動(dòng)工具、PD快充、智能家電和工業(yè)電源等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。
在電動(dòng)工具領(lǐng)域，綠寶石的電容器不僅在高溫環(huán)境下能夠保證長(zhǎng)壽命，還通過(guò)改良電解液配方和高分子結(jié)構(gòu)，解決了高溫條件下的劣化問(wèn)題，確保了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。此外，綠寶石的固液混合電容器結(jié)合了液態(tài)和固態(tài)電容器的優(yōu)點(diǎn)，在震動(dòng)和小型化需求方面表現(xiàn)卓越，滿足了現(xiàn)代電動(dòng)工具對(duì)高效能和輕便性的要求。
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