2025年固态铝电解电容器优势及行业未来发展趋势
思瀚产业研究院 柏瑞凯电子    2025-07-30

与液态铝电容器相比，固态铝电容器采用导电高分子材料替代电解液作为工作电解质，与液态铝电容器相比，固态铝电容器的性能优势主要体现在以下几个方面：

①低 ESR：ESR（Equivalent Series Resistance）指等效串联电阻，ESR 越低，电容器充放电的速度越快，该性能直接影响供电电路的滤波效果和环路的动态响应。在高频电路中，固态铝电容器的低 ESR 特性优势明显，是体现固态铝电容器与液态铝电容器性能差别的关键参数。目前，固态铝电容器的 ESR 值最低仅为 3mΩ，使其具有极小的能量耗散，在高温、高频和大电流工作条件下，可以充分吸收电路中电源线间产生的高幅值电压，防止对系统造成干扰。

以计算机为例，目前 CPU 功耗不断增大，主频已远超 1GHz，峰值电流可达80A 以上，为 CPU 供电的 DC-DC 转换电路的滤波电容需要具备超低 ESR 性能从而在 CPU 响应瞬间为其提供充沛的峰值电流。同时，CPU 采用多种工作模式，且大部分时间处于工作模式的转换过程，当 CPU 由低功耗状态转为全负荷状态时，其工作状态的瞬间切换需要的大量能量均来自于 CPU 供电电路中的电容器。

固态铝电容器的低 ESR、高速充放电特性可以在瞬间输出高峰值电流，确保 CPU稳定工作。

②大额定纹波电流：纹波电流指流进电容器的交流电流，额定纹波电流为最高工作温度条件下电容器最大所能承受的纹波电流有效值。额定纹波电流受温度、ESR 以及交流频率的限制，ESR 叠加纹波电流后会引起电容器发热，产生有功功率，过高的内部温度将使电容器超过其最大允许管芯温度而损坏，工作于接近最大允许管芯温度将大大缩短电容器的使用寿命。固态铝电容器的 ESR 比液态铝电容器低 1-2 个数量级，其叠加纹波电流后的温升要小得多，在相同温升情况下，固态铝电容器可以承受 5-10 倍于液态铝电容器的纹波电流。大额定纹波电流特性显著提升了固态铝电容器在高温、高频、大电流工作条件下的性能和工作寿命。

③长寿命：传统液态铝电容器采用电解液为电解质，而电解液具有挥发性，其挥发速度基本遵循阿伦尼乌斯公式，与电容器本体温度呈正相关，实际应用中，电解液挥发是导致液态铝电容器寿命失效的主要原因。

固态铝电容器采用导电高分子材料作为电解质，其不具有挥发性，且材料各单元由化学键联接，具有极高的热稳定性，因此固态铝电容器具有长得多的使用寿命。通信、光伏、风电、航空航天、服务器等工业领域电路工作环境恶劣、售后维护成本高，因此对电子元器件的寿命要求较高，通常要求 10 年以上寿命保证，传统液态铝电容器难以满足工作寿命的要求，固态铝电容器具有广阔的替代空间。

④高可靠性：固态铝电容器可以持续在高温环境中工作，保持各种电气性能稳定，各项电性能指标在全温度范围内也能保持稳定，明显优于液态铝电容器。同时，固态铝电容器的电容量与其工作电压基本无关，从而保证其在电压波动的环境中稳定工作。

导电高分子材料在高、低温环境中具有卓越的稳定性，使得固态铝电容器具有比液态铝电容器更加优越的温度特性，确保固态铝电容器在高温环境中稳定工作。在实际应用中，对固态铝电容器施加温度和电流负载后，即便其内部温度较高，导电高分子材料也能长期稳定工作。

2、固态铝电解电容器行业未来发展趋势

（1）耐高温

上限工作温度决定了固态铝电容器对工作环境的要求，并极大影响固态铝电容器的工作稳定性，固态铝电容器的额定上限工作温度越高，则其工作环境要求越低、热负荷能力越高、越能长期稳定工作。因此，电容器耐温能力越高，其应用价值越高。

以 5G 通信、大功率工业电源、光伏逆变器、新能源汽车等为代表的工业电子设备具有大功率化和小型化的发展趋势，大功率化大幅增加电子元件的工作负载，使得各元件发热量大增，小型化则使得电路中的散热空间大大压缩，从而加剧了电路工作环境的温升，对电容器提出了耐更高温度的要求。

耐高温性能作为固态铝电容器最核心的性能之一，需要对固态铝电容器原材料、配方、工艺、设备、分析测试和评价方法等进行深度、长期的专业研究，是衡量各固态铝电容器厂商综合技术水平的重要标志。

虽然各铝电容器厂商均可通过市场化的采购获得制造固态铝电容器所需的各种原材料（部分最先进的国外原材料不对中国大陆企业供应），但各厂商因材料配方和制造工艺技术的差异，导致固态铝电容器成品的技术指标存在较大差异。2018 年以前，全球固态铝电容器行业可公开查询到的最高工作温度为 135℃，行业内一度认为135℃即为固态铝电容器耐高温性能的天花板，但随后日本松下、尼吉康和红宝石相继推出 150℃/1,000 小时固态铝电容器产品，在耐高温方面取得了重大突破。

（2）长寿命

在电子电路中，铝电容器通常是最先失效的元件，是下游电子设备的寿命短板，铝电容器的寿命参数是下游客户进行电子设备设计的重要参考。在 5G 通信、光伏逆变器、服务器、航空航天、汽车等工业应用领域，基于其产品自身较为恶劣的工作环境及长期工作的需求，对固态铝电容器的寿命提出了越来越高的要求。因此，工作寿命既是固态铝电容器的核心技术指标，也是各电容器企业的重点研发方向。

固态铝电容器的寿命同样受原材料品类、材料特性、材料配方、制造工艺、结构设计、设备工装、测试评价等因素综合影响，是材料技术、制造工艺、结构设计的集大成结果。固态铝电容器产品的工作寿命在近 20 年中已经从最初的105℃/2,000 小时取得了巨大进步。

（3）低 ESR、耐大纹波电流、高频化

电子电路高频化的趋势对电容器提出低 ESR 要求，电源功率的提升对电容器的耐纹波电流能力也有更高要求。低 ESR 是固态铝电容器的优势特性，各固态铝电容器厂商一直在努力降低产品 ESR，以便为市场提供频率特性更优、耐纹波电流更大的产品。固态铝电容器的原材料品类、材料特性、材料配方和制造工艺均对产品的ESR 有重要影响。

铝电容器的 ESR 包括介质电阻 Rox、电解质电阻 Re、金属电极电阻 Rm 和接触电阻 Rc 四个部分，与液态铝电容器相比，固态铝电容器的 Re极小，这也是固态铝电容器 ESR 较低的根本原因。因此，降低固态铝电容器 ESR的关键是降低 Re，即调整高分子单体和氧化剂的配方并优化聚合工艺，形成聚合度更高、导电性更好的导电聚合物电解质。

固态铝电容器的最低 ESR 已从 2003 年前后的 7mΩ逐渐下降到当前的 3mΩ，产品耐纹波电流能力也有较大幅度提升。

（4）小型化、低高度

近年来，电子设备整机小型化和薄型化发展趋势明显，因此留给元器件的安装空间越来越小，固态铝电容器向小型化、低高度发展势在必行。此外，低高度固态铝电容器有机会替代一部分扁平型电容器，如片式钽电解电容器、多层陶瓷电容器（MLCC）等。

在安装尺寸空间允许的情况下，固态铝电容器可实现对其他两类电容器的替代，且固态铝电容器的综合性能更优、性价比更优，而其他两类电容器近年来市场供应非常紧张，市场亟需新的应用替代方案。因此，开发小型化、低高度的固态铝电容器具有极好的现时市场意义。近年来，固态铝电容器制造技术的发展使得容量引出率大幅提升，纳米碳负箔的应用以及正箔比容量的较大幅度提升，均为固态铝电容器的小型化创造了条件。

（5）耐高压

耐电压能力直接决定了电容器的应用范围，与液态铝电容器相比，固态铝电容器由于没有修复氧化膜的电解液，耐电压能力一直是其电性能的短板。固态铝电容器行业一直把突破更高耐压作为固态铝电容器研发的一个主要方向。2004年左右，固态铝电容器的最高耐压仅为 16V，目前国际上已有 250V 固态铝电容器面世。随着原材料技术和制造技术的进一步发展，固态铝电容器的耐电压能力有望得到继续提升。

（6）固液混合型铝电容器

为了突破更高耐压、提升固态铝电容器的可靠性，固态铝电容器厂商创新性地混合使用固态和液态电解质，制成固液混合型铝电容器。此类电容器兼顾了固态铝电容器和液态铝电容器的优点，具有更高耐压，其失效模式主要为断路模式，因而可以应用到车载电子设备中，如车载 DC-DC 转换器、BMS 等。

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