聚合物电容的变迁，兼顾高性能高可靠性的电容应用

电子发烧友网报道（文/李宁远）区分电容的方法很多，可以从容值进行区分，可以从电介质进行区分，但不论如何分类，这类基础的被动元器件，总的来看其作用无外乎是滤波、吸收和谐振。而正是这些基础功能，在电子电路中发挥着重要作用。

为了不断提高电容的性能，电容的两极材料一直都在创新改进，无机电容、有机电容还有电解电容各有特色，阴极材料像电解液、二氧化锰、有机半导体、高分子聚合物也有独特的性能。

电解电容的聚合物阴极改进

电解电容是耳熟能详的电容类别，在所有的电容品类里有着接近40%的占比，因其容量大而备受关注。电解电容即用铝、钽、铌、钛等金属表面采用阳极氧化法生成一层氧化物作为介质层，以电解质作为阴极构成的电容器，当前常见的以铝电解电容和钽电解电容为主。

铝电解电容主打低成本高容量，产量大可应用范围广，目前我国铝电解电容器生产企业年产量过亿只的生产厂商大约有70多家，绝对的世界第一。钽电解电容产量小成本高，但容值大性能好，在高端应用领域用得很固定。

电解电容这么多年一直也在进行技术升级来解决一些应用困扰，如铝材料因为其物理特性容易出现受热膨胀，进而易引发电容漏液等危险现象，而钽材料作为一种资源性材料，产量小成本又高。为了解决这些限制，聚合物电解电容被开发了出来。

聚合物电容以高分子导电固体聚合物材料取代了传统电解电容的电解液，阴极材料的改变，给电解电容带来了很多性能上的改变。这些阴极材料被称为PEDT，是具有导电性的一类聚合材料，可以是本身具有导电功能或掺杂其他材料后也具有导电功能的一种聚合物材料，也可以通过填充复合材料，表面混合或层压普通聚合物材料和各种导电材料获得导电性。

不同于液态电解质是离子导电，聚合物是电子导电模式，电子可以在分子上快速移动，传导性指数远高于液体电解质。聚合物的导电性、热稳定性以及化学稳定性方面均有明显的优势，可以说是目前可选用的综合性能最好的固体电解质。

尤其在现在电路板向小型化发展的趋势下，聚合物电容的替代可以在不增加电容数量的前提下保证容值，解决了不少板上空间问题。

从聚合物电容到混合聚合物电容

虽然聚合物优势明显，可以称得上是目前综合性能最好的固态电容，但其发展也没有就此停滞。固态聚合物也是有短板的，如由于高分子有机体在高温下会分解导致导电率下降甚至半永久失效，如漏电流相对较高等问题。

绝大多数应用聚合物电容完全可以胜任，但随着电动汽车的崛起，车用电解电容用量激增，为了匹配车用器件的高可靠性和高性能，电解电容厂商在固态聚合物电容的基础上为了解决固态聚合物电容的劣势进一步开发出了聚合物固液混合电解电容。

聚合物固液混合电解电容在电解质上既使用了固态导电聚合物，也使用了液态电解液，使得电容兼顾导电性聚合物和电解液的特点。详细来看，就是将电解液的高容量、低漏损电流特性与聚合物的高纹波电流、低ESR、低温特性组合在了一起。

汽车、工业等严苛应用会需要这种兼顾固液电解质性能的电容器，比如汽车的48V链路需要优良的直流链路电容器降低寄生损耗并改善热效率，混合聚合物电解电容器的纹波电流密度非常高，能实现机械结构坚固、散热性能优异且结构紧凑的直流链路，这不仅能减少车内并联的电容器数量，还能通过稳定高效的散热设计最大限度降低温升风险。

小结

混合聚合物电解电容为汽车、工业等严苛应用的电容选择提供了两全其美的方案，通过牺牲了一部分聚合物电容的性能获得了液态电解质性能的补足。对需要高可靠性高性能的应用，这条技术路线有着极大的价值。