脈沖電容器能夠把一個(gè)小功率電源在較長(zhǎng)時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)電容器的充電能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在需要的某一瞬間，在極短的時(shí)間間隔內(nèi)將所儲(chǔ)存的能量迅速釋放出來(lái)，形成強(qiáng)大的沖擊電流和強(qiáng)大的沖擊功率。
脈沖電容器特點(diǎn)
以金屬化聚丙烯膜作介質(zhì)，用高壓絕緣材料密封，絕緣外殼。具有電性能優(yōu)良、可靠性好、耐高溫、體積小、容量大和良好自愈性能。
脈沖電容器用途
脈沖電容器用于沖擊電壓發(fā)生器和沖擊電流發(fā)生器及振蕩回路等高壓試驗(yàn)裝置，此外還可用于電磁成型、液電成型、液電破碎，儲(chǔ)能焊接，海底探礦以及生產(chǎn)高溫等離子超強(qiáng)沖擊磁場(chǎng)，強(qiáng)沖擊光源、激光等裝置中。
高儲(chǔ)能密度脈沖電容器的研究
高儲(chǔ)能密度脈沖電容器現(xiàn)廣泛應(yīng)用于脈沖電源、醫(yī)療器械、電磁武器、粒子加速器及環(huán)保等領(lǐng)域，儲(chǔ)能脈沖電容器經(jīng)歷了紙/鋁箔結(jié)構(gòu)、紙膜結(jié)構(gòu)、金屬化電極結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，其儲(chǔ)能密度由幾十J/L升至近kJ/T，實(shí)驗(yàn)室樣品達(dá)到2～3kJ/L。電容器儲(chǔ)能密度每一次大的提高均伴隨著新材料或者工藝的應(yīng)用：浸漬劑從紙介電容器的礦物油至金屬化膜電容器的菜籽油;電極從鋁箔至金屬化蒸鍍層再至分割式金屬化電極;介質(zhì)從紙至紙膜至全膜再至復(fù)合膜。在高儲(chǔ)能密度電容器技術(shù)上領(lǐng)先的美國(guó)Aerovox，Inc.和MaxwellEnergyProductsInc.已將研究新型的介質(zhì)膜作為開(kāi)發(fā)下一代儲(chǔ)能電容器的重點(diǎn)。
早期的儲(chǔ)能電容器
20世紀(jì)60年代儲(chǔ)能脈沖電容器的設(shè)計(jì)采用鋁箔/紙浸漬礦物油的結(jié)構(gòu)，紙厚約8～20μm，通常為3～6層，以錯(cuò)開(kāi)紙上的電弱點(diǎn)（～10個(gè)/m3）。通常采用激光切割鋁箔的方法以降低電極邊緣毛刺的影響;采用鋁箔突出式的引線結(jié)構(gòu)以保證較大的通流能力;通過(guò)提高浸漬所采用的礦物油的芳香度指數(shù)來(lái)改善電容器抗局部放電的能力。其電容器的儲(chǔ)能密度～75J/L（～50J/kg）。增加介質(zhì)的厚度可以提高電容器工作電壓，但電極間電場(chǎng)強(qiáng)度隨之升高，電極邊緣的電場(chǎng)畸變和局部放電也越嚴(yán)重。脈沖儲(chǔ)能電容器工作電壓通常《12kV。一般采用內(nèi)串式鋁箔突出的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）以提高工作電壓。
用蓖麻油作浸漬劑是一大改進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)是介電常數(shù)高（4.6）且吸氣和耐電弧性能好，缺點(diǎn)是粘度高使浸漬時(shí)間延長(zhǎng)，且高溫時(shí)介質(zhì)損耗大。鋁箔/紙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)能電容器80年代儲(chǔ)能密度達(dá)到400J/kg
自愈式高儲(chǔ)能密度電容器
金屬化蒸鍍技術(shù)在20世紀(jì)70年代應(yīng)用于儲(chǔ)能電容器。金屬化膜電容器的電極是由蒸鍍到有機(jī)薄膜上的很薄一層金屬（通常為鋁或鋅鋁）組成，其厚度僅20～100nm。膜在生產(chǎn)過(guò)程中存在的缺陷或雜質(zhì)，該處耐電強(qiáng)度低于周?chē)Q(chēng)其為電弱點(diǎn)。隨著外施電壓的升高，電弱點(diǎn)處的薄膜先被擊穿形成放電通道，放電電流引起局部高溫，擊穿點(diǎn)處的極薄金屬
層受熱迅速蒸發(fā)、向外擴(kuò)散并使絕緣恢復(fù)，因局部的擊穿不影響到整個(gè)電容器，故稱(chēng)該過(guò)程為“自愈”（原理見(jiàn)圖2）。自愈過(guò)程受外施電壓、試品電容量、金屬層厚度等因素的影響，耗散的能量級(jí)通常為μJ～mJ。自愈面積通常為幾mm2～cm2，自愈后的電容器可繼續(xù)工作。自愈中化學(xué)反應(yīng)生成的少量氣體、水及碳等物質(zhì)會(huì)對(duì)電容器的一些電氣參數(shù)如絕緣電阻和介質(zhì)損耗產(chǎn)生不利影響，但除非發(fā)生大面積的自愈，通常很微弱，金屬化膜電容器工作時(shí)其電容量會(huì)逐漸下降，下降》5%后降速驟增且電容器絕緣電阻驟減，故將電容量下降5%作為電容器壽命終結(jié)的指標(biāo)。
金屬化膜電容器有效地防止了單個(gè)電弱點(diǎn)引起的電容器失效，使用壽命大為延長(zhǎng)，電極體積/重量的減小也大幅度提高了儲(chǔ)能密度。但薄電極結(jié)構(gòu)和端部噴金的連接形式限制了通流能力，故不能應(yīng)用于大電流陡脈沖放電（ns～μs級(jí)）領(lǐng)域。加厚電極邊緣及改進(jìn)端部噴金可提高端部通流能力。金屬化膜電容器近年來(lái)在緩脈沖放電（ms級(jí)）領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如醫(yī)療用心臟起搏器及電磁發(fā)射武器等。
除聚丙烯薄膜外，聚酯、聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯等薄膜材料也在金屬化電容器上得到了應(yīng)用。尤其聚偏二氟乙烯膜介電常數(shù)達(dá)11，可使電容器儲(chǔ)能密度達(dá)到很高的水平。但其為強(qiáng)極性介質(zhì)，介電常數(shù)隨頻率變化較大，電容器放電效率相對(duì)較低，且成本很高。故聚偏二氟乙烯電容器僅用于軍用電磁發(fā)射武器等特殊領(lǐng)域。
Maxwell、Averovox和ABB公司在高儲(chǔ)能密度金屬化膜電容器的研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)上處于領(lǐng)先水平。Maxwell公司1991年為美國(guó)軍方提供的52MJ自愈式電容器庫(kù)，單臺(tái)電容器參數(shù)206μF，24kV，50kJ，儲(chǔ)能密度930J/L，設(shè)計(jì)壽命5000次充放電。Averovox公司與美國(guó)利夫莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作為美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置研究的KM型金屬化Kraft紙電容器儲(chǔ)能密度770J/L，金屬化聚丙烯膜電容器儲(chǔ)能密度》850J/L。Maxwell公司為NIF提供的CM型金屬化膜電容器儲(chǔ)能密度達(dá)840J/L，壽命》20000次。