三星的那支S Pen手写笔，为什么能做到3分钟充电80%？

今年三星Galaxy Note 10/10+手机所配的那枚S Pen多了一些新功能，比如说Air Action手势操控：转动、轻移、向上向下都能实现手机上的一些特定操作。而实现这套操作，可不只是加装六轴陀螺仪这么简单。

Galaxy Note 10的S Pen，采用的是一枚来自尼吉康、φ3x7Lmm尺寸的“小型锂离子可充电电池”

这是我们在前不久于日本千叶举办的CEATEC 2019展会上，尼吉康展位看到的一枚形似电容器的东西——它就是为这代S Pen供电的电池。这的确是一枚“小型锂离子可充电电池”，而如去年的Galaxy Note 9所用S Pen选择的则是EDLC，即电气双层电容器。

“Note 9的S Pen所用EDLC容量比较小，它只能满足类似于蓝牙传输之类的简单功能。”尼吉康展位现场的工作人员告诉我们。所以在Note 10实现更多样化功能的同时，是伴随储电器件的技术发展的，而不仅是传感器和处理器。

这张图横轴表示的是能量密度，就十分常见的锂离子可充电电池，简单地说它是指电池容量，即锂离子可充电电池容量可以很大，比EDLC电容器大得多；但在纵轴的功率密度方面，锂离子电池的瞬间输入输出性能，或者说充放电表现是极大弱于EDLC的，后者能够在瞬间放出很大电流。

“所以为了弥补这两种储能模块的缺点，我们开发了这种小型锂离子电池SLB。不仅兼顾瞬间输入输出的性能，同时又有一个相当于电容器五六十倍的大容量的一款产品。”所以我们会发现，这一代S Pen的续航表现更出色，同时3分钟就能大约充满80%电量。

用通俗的话来说，这种所谓的“小型锂离子可充电电池”就是介于超级电容器和锂离子电池之间的折中型产品。除了应用于S Pen这颗最小的电池，在尼吉康规划的产品中，φ8x11.5Lmm与φ12.5x40Lmm这两款也预计会在明年4月开始量产。如下图的其他尺寸，“如果市场的确有需求的话，我们也是可以生产的。”

若细看这类型的产品，尼吉康列举了其四大特点。其一是20倍的大电流：一般的锂离子电池只能达到1C或2C（C是用以表示充放电快慢的一种度量），“我们的电池可以达到20C，也就是20倍的大电流进行快速充放电”。

其二，这种电池可以在寒冷环境下使用。一般的锂离子电池在0℃以下使用已经相对乏力；“我们的电池，虽然-30℃时容量会下降，但仍然可以使用，所以非常适用于户外使用场景。”其三，使用寿命长，上述最大尺寸版本可以做到25000次的充放次数，放电容量（1C）仍然维持80%以上。一般的锂离子电池的充放电此处在1000-2000次就会发生明显老化。

最后一点是负极材料采用钛酸锂（LTO），“所以非常安全，不会短路，我们做压坏实验、针刺试验都没有发生爆炸；普通的锂离子电池是承受不了的。应用于耳机、可穿戴设备和人体相关的应用是非常适宜的。”

上述尼吉康的电池产品公称电压2.4V，比常规锂离子电池低，所以需要配合电源IC；尼吉康为此和合作伙伴一起打造系统。上面这张图是尼吉康与理光电子、京都大学合作的环境发电传感器系统。京都大学提供了太阳能充电部分，理光电子提供DCDC转换器，最终供电给蓝牙模块、传感器等；

这是与瑞萨合作的例子，这是瑞萨相对知名的采用了SOTB工艺的MCU、通过环境自然能源（如光、振动）供电的开发板，其上应用了尼吉康的小型锂离子可充电电池；瑞萨同时做了电源IC来控制电流电压，形成了相对统一的方案；

罗姆为尼吉康的小型锂离子可充电电池，提供的快速充放电芯片演示方案

USB充电鼠标，同样是尼吉康的小型锂离子可充电电池，Torex提供了电源IC，搭配LDO和可变限流电路开关实现恒流恒压充电

这是物流GPS定位器的应用：这个设备放在货车上，以太阳能的方式获取能源，随时定位货物地点，不需要更换电池

刺激电容器市场的强心针：汽车、5G

不过尼吉康的小型锂离子可充电电池，与一般锂离子电池以及超级电容应该并不存在取代与被取代的关系，毕竟其能量密度也还是远不如传统锂离子电池，而功率密度也没有电容器那么大。SLB似乎更像是找准应用定位，在锂离子电池和超级电容之间，做的一个补位型产品，上面这几张图列举的都是其具体应用——这款产品可能会成为未来尼吉康营收的重要组成部分。

花这么多笔墨来谈尼吉康的电池产品，实际就业务类型而言，上述电池产品大约还并未真正在尼吉康内部形成规模。同时也很容易想见，这类型产品的开发与尼吉康在电容器产品方面的经验是分不开的——后者才是尼吉康真正的拿手好戏。

就今年8月，ResearchAndMarkets公布的数据，在铝电解电容器市场，NCC（日本化工）、尼吉康、Rubycon（红宝石）和松下，在全球范围内联合拿下将近60%的市场份额。虽然我们没有更为具体的数字，而且这个统计仅针对铝电解电容器，也足见尼吉康在其间的市场地位。

在展开这次尼吉康展台的具体产品之前，我们照例来观察下尼吉康（Nichicon Corporation）这家公司的业务发展情况。这家公司从事的业务，就大方向来看还是比较单纯的：就切分成电容器业务（Capacitor Business，包含铝电解电容和薄膜电容器），以及NECST业务（Nichicon Energy Control System Technology，电路产品）——典型和能源相关的。

总结其核心产品就是三大块，分别为铝电解电容器、薄膜电容器，以及电路产品（相关储能的家用储能系统、V2H（Vehicle-to-Home）反向供电系统、公共与工业电力存储系统）。

截至今年3月的FY2018，尼吉康全年净销售额为1228.6亿日元（联合决算，consolidated），近五年的营收平稳。这里我们只看销售额的成分，很容易发现，针对电子的电容器产品是尼吉康营收来源的绝对大头，始终稳定在65%上下；而电路产品，即NECST业务，在业务规模上还是无法与尼吉康的电容器业务相提并论的。另按照区域划分，尼吉康的最重要市场仍然是日本本国，包括大中华区在内的亚洲市场也是其主要方向。中国高铁、潍坊钢铁厂等，都是尼吉康的重要客户。

原本电容器市场已经是个相对成熟的市场，然而近些年的技术热点顿时惠及到了电子科技的方方面面，其中也包括电容器。在尼吉康营收主要来源的电容器上，“我们未来的两个发展方向，分别是5G和车载。这两个方向有个共同点，即要求高耐热性能，比如车载要求内部大空间，所以ECU、EPS都会放到发动机附近甚至直接放在发动机上，这就要求125℃，甚至150℃的耐热性能。”

“5G的频率是高频，传播范围短，基站要求小型化。小型化也就要求电子器件非常密集地排布在一起，所以对耐高温也提出了要求，一般耐热达到125℃或以上的产品是必然趋势。”

“而在车载方面，除了铝电解电容器，我们还有薄膜电容器产品，一般用在电动车、混合动力车上。明年我们预计要在中国宿迁，建起新的薄膜电容器工厂——目前的薄膜电容器我们还只在日本本国生产。但当前的产能无法满足需求，所以我们准备扩充。”

实际早在2011年，尼吉康就在宿迁开设了工厂专门制造和销售铝电解电容器；这次则是针对薄膜电容器制造，也要在宿迁工厂开工。考虑到汽车会成为尼吉康的重点发展对象，薄膜电容器应该也会是尼吉康未来实现业绩增长的热点（尤其电动及混合动力车所用马达驱动逆变器所需的薄膜电容器，尼吉康在财报中预测这一领域应用的销售额会翻番）。

本文我们主要就这家公司的电容器业务，来大略地介绍尼吉康在CEATEC 2019展会上展示的新品。由于展示产品太多，这里只提及了其中的一部分。

铝电解电容器：要耐高温、还要持久

铝电解电容器按照电解质的不同，可以分成普通型的铝电解电容器（电解质为电解液）、导电性高分子铝电解电容器（电解质为导电性高分子），和混合铝电解电容器。其中混合铝电解电容器，在电解质部分同时用到了电解液和高分子两种材料，属于一个折中型方案。如下图所示：

普通的铝电解电容器，成本相对更低，而且电解液具有氧化皮膜修复功能，漏电流小；而导电性高分子铝电解电容器，成本相对更高，优势在电阻小，尤其在高频和低温下的ESR（等效串联电阻）性能非常出色，且耐纹波——另外耐高温性能出色，相对而言，普通铝电解电容的电解液是易蒸发的。

混合铝电解电容器因为采用两种材料，成本适中，各部分性能也折中。尼吉康工作人员向我们介绍说，混合铝电解电容器是市场各家都在努力的方向，因为其成本以及漏损电流方面的优势，令其很具吸引力，车载市场应用会越来越多。

首先来说传统铝电解电容器产品，按照形状来看，它们可以分成牛角型、螺栓型、引线型和贴片型（或芯片型）。“在电源应用中，牛角型和引线型用得比较多；车载ECU、EPS，则是芯片型会多一些，因为其附着面积更大，耐震性更好。”

现场展示中，有个尚未定名的“超高温度品”（现场似乎也还未有实物），是个贴片型电容器。其特点在于可以做到150℃ 2000小时保证——竞品很多也能达到这个温度，但使用时间保证基本上都是1000小时；这款产品规划中是明年10月份开始量产。

UCM系列（贴片型）主打的是小型长寿命，其技术特色在采用薄的电解纸、高倍率阳极箔和薄的阴极箔——以实现小型化；采用新规电解质——以实现高温化

UCH系列（贴片型）的125℃，已经达到车规级；这个系列的特色是高可靠性，以及低温下的ESR相比更早的产品，如UCZ系列，在-40℃条件下会有显著降低；所用电解质具备低蒸发特性，对电解液的特性做了调整

UXY系列（引线型），属于典型的车载产品；其铝壳底部有6个凹槽，据说这是尼吉康的独家技术，凹槽能够紧紧锁住素子，即便产生振动，引线也不会断——尼吉康宣称这款产品具备业界最高的耐振动性能，可抗最大40G加速度；

牛角型产品的个头都比较大，上图个头较大的这个即牛角型电容器，主力应用于工业机器

上面这些主要展示的是传统型铝电解电容器，即采用电解液为电解质的电容器产品。接下来是导电性高分子铝固体电解电容器了。这类电容器的主要应用领域是信息通讯、PC、游戏机等。原因在于，如前文所述，导电性高分子铝电解电容器具备高可靠性，耐高纹波、低ESR的特性。

“许多PC厂商为了让基板看起来更高档，用上了特殊的颜色。比如我们有金色特别定制的，黑色的。”

华擎、技嘉等厂商的主板，都大量用到了尼吉康的导电性高分子铝固体电解电容器

PCM系列，“是行业中具备最长寿命的产品，还没有别家的产品能够达到125℃ 8000小时保证，先前行业之最是6000小时。我们做到125℃ 8000小时，主要是改善了封口橡胶的密封性，对内部材料做了重新的调整。”主要应用于汽车，其量产要等到明年4月份；

PCZ系列特点在150℃ 2000小时保证——这款产品已经于今年4月量产，不过这回尼吉康又特别增加了多种电压规格，包括16V、20V、50V、63V——工作人员介绍说是因为客户提出了更多需求；

这一板，就是传说中的混合铝电解电容器，其中GYA系列规格125℃ 4000小时；GYB则为105℃ 10000小时保证；GYC 135℃ 4000小时；在此基础上开发的GYD系列，150℃ 1000小时保证，“已经是行业最高标准，虽然别家也能做到这个数字，但这款产品的耐纹波电流特性是行业最出色的。”

薄膜电容器：具备双重自愈能力

“和前面看到的电解电容相比，薄膜电容器寿命比电解电容器长得多，可以达到20年以上；另外在电压等级方面，电解电容电压比较低，薄膜电容则电压高；电解电容受温度影响大——在温度变化时，其容量、损耗率发生变化，而薄膜电容是非常稳定的。”尼吉康的工程师说。

薄膜电容器广为人知的一个特性即自我恢复，“薄膜表面上，蒸镀了薄薄的金属层，是纳米级的金属层，作为电极。内部电解质一旦出现故障，通过瞬间的短路的能量，让周围的薄膜全部分散、蒸发掉了，这样的话就能恢复电容器原有功能。所以薄膜电容器一旦出现故障，它自身是可以解除的，这叫自愈型电容器。”

与此同时，尼吉康还在技术上为这种电容器加了“双保险”。“我们在薄膜电容器内部，为了可靠性又加入了保险丝结构。如果不产生动作的话，内部就有很多蜂窝状的熔丝。”借由保险丝，针对故障部分的电容器从电路中隔开，对电容器原本的特性几乎不会带来任何影响。也就有了“双重保障”。“作为后备保护，薄膜电容器的寿命得到了保证，也是我们产品寿命很长的重要原因。”

针对汽车行业应用这样的双重保障，而针对电力负荷再加保护回路，做“第三重保护”。“这种自愈型是我们独创的，二三十年前我们就开始用了。低压应用可能不少，但高压电容器，做这种方式的只有我们一家。”

应用于高铁的薄膜电容器，“因为安全性好，寿命长，所以在高铁上用得广”；

圆筒形电解电容器的替代品——这颗薄膜电容器外形尺寸“和现存的电解电容器是一样的，所以可以替换电解电容”

用于EV、HV、PHV汽车马达驱动逆变器所需的平滑用薄膜电容器

尼吉康在部署策略中提到，薄膜电容器作为EV、HV驱动发动机用逆变器的关键部件，随着EV的普及，薄膜电容器在日本和海外的采用率会增大。所以前述在中国宿迁建立新厂，以及在日本草津进行增产也就显得理所应当了，毕竟这可能会成为尼吉康未来营收的重要增长点。

实际上，在CEATEC 2019展会上，除了前面介绍的这些电容器和电池产品展示，尼吉康的另一个业务即NECST（或电路产品）也占据了展位的极大空间，如上图所示。不过鉴于篇幅关系，这里不再做更为具体的介绍。从尼吉康2018年财报来看，NECST定位于开发新的市场需求。在扩展销售方面，NECST着力的是“家用电力站”。这类型产品似乎更有为日本社会专门定制的意思。

比如上图尼桑的LEAF演示V2H系统，即一般的充电器是从家中给汽车充电，而在V2H系统则实现反向充电，即车成为供电装置。上图右下这款可移动的产品，连接汽车之后，就能将车变成一个大电池，为电灯、电水壶等家电供电——在自然灾害来袭，遭遇停电事故时就是个相当不错的解决方案；上图左下也用于防灾，这是个典型的储能设备，可以为超市、办公室提供临时用电；家用的这类蓄电装置在尼吉康的产品线中似乎也非常多样；甚至还有三合一混合蓄电系统，包含太阳能发电板、混合电力控制器、转换器、家庭蓄电单元模块，都能表现出日本生活环境的特殊性。

即便我们认为，尼吉康未来的盈利关键在新一代电池产品，以及包括薄膜电容器这类更具成长潜力的增长点上。不过尼吉康CEO武田一平曾在去年的年报中提到，需要“平衡电容器与NECST业务”，“在成长型市场上扩张销售，并且进入新的市场”，从“制造业务转向Koto-zukuri，转向创造型业务”，并且特别强调了“能源”市场的重要性，可见NECST业务在尼吉康的规划中可能还有更加长远的目标。

但无论如何，汽车智能化、网联化、电子化的发展方向，对尼吉康而言都是目前最重要的市场机遇——它既给相对成熟的电容器市场打了一剂强心针，甚至构建起新的电容器业务增长点，而且也是NECST储能业务开展的关键。

参考来源：

[1]https://www.prnewswire.com/news-releases/global-and-china-aluminum-electrolytic-capacitor-industry-report-2019-2025-300904258.html
[2]https://www.nichicon.co.jp/english/ir/pdf/20190528_Financial_Results.pdf
[3]https://www.nichicon.co.jp/english/ir/ir_highlight_ren.html
[4] https://www.nichicon.co.jp/english/ir/pdf/Integrated_Report_2018.pdf

责编：Yvonne Geng