薄膜電容器：不可或缺的基礎電子元器件
薄膜電容器是以電介質聚合物為介質材料，表面覆有金屬電極，經卷繞成型加工生產的一類基礎電子元器件。它具有工作電壓高（通常超過數kV）、功率密度高（可高達GW量級）、工作溫度范圍寬、低損耗、安全、壽命長等優點，在智能電網、綠色新能源技術、電動汽車、以及先進武器裝備等領域具有廣泛的應用基礎。在電子電路系統中，薄膜電容器具有整流、旁路、耦合等功能，是集成電子電路中不可或缺的電路元件之一，每年有數十億只薄膜電容器應用于各類消費電子產品。在新能源開發與轉換應用領域，介電薄膜電容器作為儲能裝置中關鍵元器件，具有穩壓、變頻、高效等優異性能，在新能源收集與轉化過程中起到不可或缺的關鍵作用。在大功率脈沖電源應用方面，大容量薄膜電容器由于其極高的功率密度，可實現瞬間的能量釋放，在一些軍用高端武器系統中，如激光武器、電磁彈射、高功率微波和電磁脈沖武器中等具有不可替代的作用。
不同結構電容器部件與成品
新型耐高溫高儲能薄膜復合材料：
行業變革的源生動力
目前商用薄膜電容器以雙向拉伸聚丙烯材料（BOPP）為主，雖然BOPP膜材具有損耗低、工藝成熟的優點，但是在日益發展的集成化、穩定性、安全性等應用需求方面，仍然存在兩個核心問題：（1）作為薄膜電容器的核心材料電介質薄膜的儲能密度低，BOPP材料的儲能密度僅為1~2 J/cm3，導致電容器在應用過程中占據了電子系統與設備的大量體積。（2）使用溫度偏低，BOPP薄膜電容器的介電性能只能在低于70 ℃的環境中保持，無法滿足混合動力系統、原油開采、航空航天等高溫應用場景下的使用需求。
為改變這一現狀，制備兼具耐高溫性能（高玻璃化轉變溫度、高熱分解溫度、高溫尺寸穩定性等）、優異介電性能（高絕緣強度、低介電損耗等）和良好力學性能的耐高溫聚合物基電介質材料是新型耐高溫電容器研發的主攻方向。常見的耐高溫電介質材料主要包括聚酰亞胺（PI）、聚酰胺酰亞胺（PAI）、聚醚酰亞胺（PEI）、聚苯并咪唑（PBI）、聚醚醚酮（PEEK）、氟樹脂、硅樹脂、聚芳酰胺等幾類。其中，酰胺類聚合物具有優異的介電性能，包括低損耗因子（介室溫下0.004～0.007），高擊穿強度和高體積電阻率，介電常數（室溫、103 Hz頻率下為3.0）比BOPP高50％，儲能能力可實現大幅提升。酰胺類聚合物由于分子結構間存在較強的共軛作用或者分子結構內部易形成氫鍵等化學鍵，導致分子鏈內部以及分子鏈間存在較強的相互作用力，直接表現為具有優良的耐高溫性能和良好的熱穩定性。同時，通過引入不同類別的填料相（如高介電陶瓷填料、高電子親和能小分子填料、低含量高聚物合金成分等），可以合理調控材料的介電和力學性能。因此，近年來以酰胺類聚合物為基材的新型耐高溫高儲能薄膜電容器在不斷解決基材批量化制備、器件成型工藝友好性、成本優化等問題中蓄勢待發，成為薄膜電容器領域新的發展趨勢。
新型耐高溫高儲能薄膜電容器
廣闊的應用和商業前景
在軍用高端新武器系統的開發方面，驅動高新武器負載的脈沖電源功率一般在數百MW至數GW，脈沖電源一次釋放的能量達數十MJ，電源脈沖重復頻率最高要求達到每秒一千次，這對初級儲能技術和大功率脈沖電源儲能能力、功率密度、耐高溫能力、穩定性、壽命等提出了極為苛刻的要求，大容量儲能薄膜電容器是目前可能滿足這一需求的唯一選項。
在民用領域，薄膜電容器在傳統家電領域的應用增長遲緩，但是近年來節能減排以及開發利用以太陽能、風能為代表的新型綠色能源成為快速發展的熱點方向，全球分布式光伏系統、風力發電裝置的裝機量逐年上升，耐壓能力和耐高頻性能優異的薄膜電容器在其核心組件逆變器中起到穩壓和整流的作用，也將迎來市場容量的持續增長。除此以外，薄膜電容器“通交流，阻直流”的特點，使得新能源電動汽車中實現直流-交流轉換的逆變器與儲能電池成為同樣重要的關鍵部件，處于動力和能源裝置附近的逆變器中高功率電容器的耐壓強度、功率特性、高溫環境耐受性決定了汽車電機的工作穩定性，對提高電動汽車性能至關重要。在政策與發展需求的推動下，新能源汽車的增長將推動薄膜電容器行業的發展。
