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报告介绍

预计2025年全球薄膜电容市场规模将增长至52亿美元-中金企信发布

 

报告发布方:中金企信国际咨询《全球及中国薄膜电容市场竞争战略研究及投资前景可行性评估预测报告(2024版)

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1)电容行业现状:电容的基本结构是间隔对置的2个电极(金属板)。施加直流电压(V)到2个电极上,电子瞬间聚集到其中一个电极上,该电极带负电,另一个电极则处于电子不足的状态,带正电。该状态在撤去直流电压后依旧存在,即在2个电极之间蓄积了电荷(Q)。在电极间插入电介质(陶瓷、塑料薄膜等),通过电介质的极化,蓄积的电荷增加。表示电容器蓄积多少电荷的指标叫做电容量(C)(简称容量)。

预计2025年全球薄膜电容市场规模将增长至52亿美元-中金企信发布

通过采用大面积的电极构造以及高电容率的电介质,能够蓄积大量电荷。接通电源施加直流电压,则电流瞬间流向导线,对电容器进行充电;当电极间的电位差与电源电压相等,则电流不再流动,充电结束。

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电容的电极被电介质阻隔,施加直流电压后,在充电过程中电流瞬间流过导线,但不会流到电介质的内部,即电容器具有阻断直流的性质。连接交流电源,则电极板周期性地反复进行充电与放电,电场方向也会相应地发生改变。虽然不是在绝缘体内部出现电子移动,但实际上与流过交流电流相同,因此可视为电容器使交流电流通过。

按照材料不同,电容器可分为陶瓷电容器、薄膜电容器、电解电容器等,其中薄膜电容具有耐高压、自修复、可靠性高的特点。

2)薄膜电容行业现状:薄膜电容器是利用塑料薄膜为电介质的电容器。其技术起源于19世纪后半期所发明的纸介质电容器,在20世纪30年代开发出来的。其具有耐高压、可靠性好等特点,被广泛用于家电设备、车载电子设备、工业设备、电力电子设备等。

薄膜电容器根据内部电极的形成方法不同而大致分为箔电极型与蒸镀电极型(金属化薄膜型)。蒸镀电极型薄膜电容的蒸镀电极具有自我修复功能,当薄膜因施加过电压导致被击穿时,击穿点附近的蒸镀膜会瞬时氧化,令其重新恢复绝缘状态。此外,为了进一步提高可靠性,在蒸镀膜上还可以附加安全功能的设计。与传统整面蒸镀方法不同,通过分割成网格状,不同网格相互以狭窄的熔断部相连接的模式进行蒸镀。当发生超过薄膜电容自我修复功能极限的绝缘击穿时,熔断部会熔断从而避免此等破坏性的绝缘击穿。

根据结构的不同分为卷绕型、积层型、有感型与无感型等。

预计2025年全球薄膜电容市场规模将增长至52亿美元-中金企信发布

根据电介质所选取的薄膜材料的不同,薄膜电容器又可进一步划分为:

预计2025年全球薄膜电容市场规模将增长至52亿美元-中金企信发布

根据统计数据,2021年全球薄膜电容市场规模约为32亿美元,预计至2025年将增长至52亿美元,2021-2025年CAGR达13%。

3)电感具有“通直流、阻交流”特性:电流产生磁场,并对周围产生磁效应。基于电磁感应原理,电流同向流动的平行导线相互吸引,电流逆向流动的平行导线相互排斥,将导线绕制成线圈并通电,会产生类似磁铁的磁场。

电感能让直流电顺利通过,但对交流电则起着如同电阻般的阻碍作用,而且具有交流电频率越高越不容易通过的性质。这种性质叫做感应性电抗(XL),其与交流频率(f)、电感(L)之间存在如下关系:

预计2025年全球薄膜电容市场规模将增长至52亿美元-中金企信发布

电感元器件的电感数值大小一般为固定值,但也有能够改变电感数值大小的可变电感。不同的电感应用在高频电路、一般电路、去耦电路、电源电路等多个场景中。从外形上划分为:带导线型(轴向导线、径向导线)、表面贴装元器件型(SMD),从结构上划分为卷线型、积层型、薄膜型。电感的设计、工艺、加工等决定了其后续的性能稳定性。

4)行业技术特点:电力电子被动元器件的耐高温、耐高压、大电流、低杂散参数、低噪音特性:

1)耐高温、耐高压、大电流性能对安全性的影响:一方面,被动元器件的性能参数在不同温度下,会发生一定的改变,称作“温度稳定性”(或“温度漂移特性”),过高的温度甚至会导致被动元器件失效。

因此,较好的耐高温特性和温度稳定性,能够令被动元器件在更宽的温度范围内正常工作。

另一方面,被动元器件也会面临偶发因素导致的施加电压瞬时超过工作电压上限或施加电流瞬时超过工作电流上限的情况。较好的耐高压、大电流性能,能够减少被动元器件因瞬时过压或过流导致的失效。

2)低杂散参数对功能稳定性的影响:理论上完美的被动元器件,在工作时应只具有单一的电容特性、电感特性或电阻特性。实际上,由于生产工艺、产品设计等原因,被动元器件往往同时具有电容特性、电感特性和电阻特性。

以电容为例,其介电损耗,电极、导线的电阻都会导致电路在设计预期之外的能量损耗。更低的杂散特性,能够让被动元器件更接近其理论特性,从而令其在真实电路工作时的效果与设计预期保持一致,提升被动元器件和电路的功能稳定性。

3)被动元器件低噪音性能对舒适性的影响:电感的泄露磁通量会对周边被动元器件产生磁性影响,这是造成噪声的原因之一。特别是在高频率的应用场景(例如:新能源汽车电驱动系统需要对IGBT模块频繁开断以控制驱动电机的转速特性和转矩输出),相应被动元器件的低噪音特性对整体舒适性的影响更为显著。

5)行业技术发展趋势分析:

1)更高的工作电压:新能源汽车为了进一步提升续航里程、改善使用体验,必须通过将现有电气架构的工作电压从400V提升到800V才能实现。一方面随着单车带电量的上升使得整车动力电池功率提高,若仍然维持400V电压规格,则高功率下提高的电流将带来一系列的功率损耗和热管理问题;另一方面为了在较低功率损耗下实现对新能源汽车更快速的充电,也需要进一步提高母线电压。因此,相关电气元器件也需要具备在更高电压下稳定工作的能力。

2)更小的体积:汽车持续电动化、数字化、智能化的过程中,相关电气系统将更为复杂,因此需要更为紧凑的设计与实现,从而对被动元器件进一步提出了小型化的要求。

近年来,松下(Panasonic)薄膜电容产品的体积变化过程,已经呈现出明显的小型化趋势。

3)更高的可靠性:新能源汽车行驶过程中,特别是在城市工况下,经常需要加速与刹车,其电驱动系统中的电容需要承受瞬时大电流的导通与关断的频繁冲击,进一步提升了对电容等相关被动元器件的可靠性要求。

6)行业发展趋势分析:

1、下游新兴产业快速释放需求,引领被动元器件技术变革:被动元器件行业由电容、电感、电阻、变压器、控频元器件等组成。近年来,以新能源汽车、风力发电、光伏发电为代表的新兴产业快速发展,推动了电力电子被动元器件技术的变革。例如随着新能源汽车、风电光伏及储能产业快速发展,系统电压不断升级,传统被动元器件已不能满足市场需求;新能源汽车在汽车轻量化和优化空间布局等指标上要求越来越高,以实现降低能耗、提高乘坐舒适性和储物便利性,从而对被动元器件小型化、集成化发展提出了更高的要求;新能源汽车的振动大、变速急等特点要求被动元器件可靠性强。

受此推动,能够满足新兴产业应用场景要求的技术路线,能够快速迭代不断改进工艺、推出新产品的企业,正加速脱颖而出。丰田Prius汽车的电驱动系统控制器就经历了从使用电解电容到使用薄膜电容的演进。

2、中国企业迎来发展机遇:

1)复杂的国际政治经济形势为中国被动元器件企业带来历史发展机遇:复杂的国际政治经济形势,为中国被动元器件行业的进口替代与全面赶超带来外部压力的同时,也催生了内部需求。越来越多的企业出于供应链稳定性、排产安全性等因素的考虑,对中国被动元器件供应商持有更加开放的心态。

2)新兴产业国产化进程推动被动元器件企业快速发展:随着中国经济的快速发展,我国已成为新能源汽车第一大市场,光伏发电装机量、风力发电装机量也排在世界前列,庞大的市场需求将带动被动元器件的快速发展。同时,已经有一大批中国企业成长起来,在新能源汽车、光伏发电、风力发电等新兴产业领域占据优势竞争地位,对上游核心元器件的国产化需求不断上升。我国被动元器件企业将凭借在快速响应、运输成本、协同开发等方面的天然优势成为最直接的受益者,迎来快速发展的市场机遇。

 

 


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