一种银粉及其制备方法和导电银浆技术

本发明专利技术涉及导电材料领域，具体是一种银粉及其制备方法和导电银浆。本发明专利技术提供了一种银粉的制备方法，包括：将分散剂和还原剂在溶剂中混合，得到还原液；将银氨溶液和所述还原液混合反应，得到银粉；所述分散剂为辛胺和辛酸。本发明专利技术提供的方法能够制备得到比表面积小、振实密度大、分散性好的亚微米银粉，该银粉具有高的低温烧结活性，适用于低温固结的导电浆料。实验表明，本发明专利技术成功制备得到了分散性好的亚微米银粉，其比表面积在1m2/g～3m2/g之间，其振实密度在3g/cm3～5g/cm3之间。之间。

【技术实现步骤摘要】
一种银粉及其制备方法和导电银浆


[0001]本专利技术涉及导电材料领域，具体是一种银粉及其制备方法和导电银浆。

技术介绍

[0002]低温固化银浆在新型高效的异质结太阳能电池制造、微电子器件封装等领域的应用不断扩大，起导电功能作用的超细银粉的物理化学特性是直接影响低温银浆性能的关键因素，其中所采用的亚微米银颗粒对银浆的烧结活性产生直接的影响，进而对所形成厚膜的电性能、力学性能产生关键性作用。目前亚微米银粉的合成技术有化学液相还原法、等离子体雾化法、高温热解法等制备方法，其中化学液相还原法由于具有产品特性参数易于调控、设备投资少、容易实现规模化生产等优点而成为主要的制备工艺。
[0003]目前，液相还原法制备超细银粉的工艺过程，除采用表面活性剂外，普遍采用具有空间位阻效应的高分子有机聚合物作为分散剂。这是由于赤裸的超细银颗粒的高表面活性，形成团聚体是其不可逆的趋势，一旦形成团聚体很难进行分散；另一方面，银粉的分散性对银浆的印刷性能、固化膜导电性能等都有直接的影响。
[0004]但是高分子有机聚合物分散剂在银超细粉体表面的存在，不可避免对低温银浆的低温烧结活性产生极为不利的影响，对经低温加热固化后形成的厚膜体电阻率难以降低至所需的水平，厚膜体与基体之间的结合力也受不利影响。Sunit B.Rane等采用三乙醇胺作为表面活性剂，脂肪酸作为分散剂合成了应用于较高烧结温度银浆的颗粒尺寸为150～500nm的球形亚微米银粉，其分散性良好，但未见有在低温银浆中应用的报道，这是由于三乙醇胺高的沸点温度(1大气压下的沸点为360℃)高、低的挥发性及强吸湿性，若要在烧结作业温度低至200℃以下的低温银浆中应用，其可靠性是令人担心的因素之一。CN201410494573.4提出了采用二乙基三胺和辛酸的组合分别作为表面活性剂和分散剂，合成高比表面积絮状银粉，作为导电功能相应用于一般导电胶中，可节省银用量，然而由于其高的比表面积，同时也是絮状体，振实密度小，用于制备浆料时，其吸油率太高，浆料粘度大，银填充量太小，形成的厚膜体电阻率太高，不能应用于诸如异质结太阳能电池用银浆等要求具有优良导电性的厚膜银浆中。
[0005]因此，在液相还原法合成超细银粉工艺中，不使用高分子分散剂，也能获得分散性良好、高振实密度的亚微米银粉制备工艺面临严峻的挑战。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种银粉及其制备方法和导电银浆，本专利技术提供的方法能够制备得到比表面积小、振实密度大、分散性好的亚微米银粉，该银粉具有高的低温烧结活性，适用于低温固结的导电浆料。
[0007]本专利技术提供了一种银粉的制备方法，包括：将分散剂和还原剂在溶剂中混合，得到还原液；将银氨溶液和所述还原液混合反应，得到银粉；所述分散剂为辛胺和辛酸。
[0008]本专利技术首先将分散剂和还原剂在溶剂中混合，得到还原液。具体而言，本专利技术将还
原剂加入溶剂中，再加入分散剂，混合均匀，得到还原液。在本专利技术的某些实施例中，所述还原剂选自水合肼、甲醛、抗坏血酸、过氧化氢、氢醌、丙三醇中的至少一种。
[0009]本专利技术所述分散剂为辛胺和辛酸，所述辛胺在101.3KPa下的沸点为179.6℃，所述辛酸在101.3KPa下的沸点为239.7℃，即所述辛胺和辛酸在低温下均具有高挥发性，能使后续得到的银粉具有良好的分散性，能够形成稳定性好的双层保护层；而且能使后续得到的银粉在较低温度固化时表面残存的分散剂挥发脱离银颗粒表面，最大限度避免对银颗粒之间的烧结产生不利的影响，从根本上解决了目前采用高分子有机聚合物作为分散剂在低温固化时难以从银颗粒表面挥发脱除而影响银粉颗粒之间连结的问题。在一个实施例中，所述辛胺和辛酸的质量比为0.02～1.0：1。
[0010]为了实现上述辛胺和辛酸有足够的溶解量，所述溶剂选自碳原子数少于6的脂肪醇中的至少一种与水的混合溶液，所述混合溶液属于一种二元或多元的均相溶剂醇
‑
水体系。在一个实施例中，所述脂肪醇的碳原子数优选为1～4，最优选为2～3。在一个实施例中，所述脂肪醇和所述水的体积比为1～9:1～9。
[0011]本专利技术将分散剂和还原剂在溶剂中混合得到还原液后，将银氨溶液和所述还原液混合反应，得到银粉。具体而言，本专利技术所述混合可以是将所述银氨溶液加入到所述还原液中混合，也可以是将所述还原液加入到所述银氨溶液中混合，还可以是将所述银氨溶液和所述还原液同时加入到反应容器中混合。在本专利技术的某些实施例中，边搅拌边将所述还原液和所述银氨溶液混合，继续搅拌进行混合反应，固液分离，洗涤，干燥，得到银粉。在一个实施例中，以上述还原液为底液，在40℃～50℃的温度下边搅拌边加入所述银氨溶液，搅拌60min以上进行混合反应，再进行固液分离，将所得固体用上述溶剂洗涤，通过过滤或离心的方法进行固液分离，干燥，得到银粉。在一个实施例中，以上述银氨溶液为底液，在40℃～50℃的温度下边搅拌边加入所述还原液，搅拌60min以上进行混合反应，通过过滤或离心的方法进行固液分离，将所得固体用上述溶剂洗涤，再进行离心分离，干燥，得到银粉。
[0012]本专利技术所述银氨溶液中含有银氨离子，如果银氨络合离子浓度太低，生产过程效率会低，废水产出量大、处理成本高；如果银氨络合离子浓度太高，则合成过程因颗粒发生聚集而生成大颗粒的机率大大增加，难以获得颗粒直径合适的银颗粒粉体；所述银氨溶液中的银氨离子的浓度和银离子的浓度是相同的。在本专利技术的某些实施例中，所述银氨溶液中的银氨离子的浓度为0.05mol/L～0.50mol/L，优选为0.075mol/L～0.40mol/L，更优选为0.10mol/L～0.30mol/L。在本专利技术的某些实施例中，所述银氨溶液中的NH3分子和Ag离子的摩尔比为2.0～3.5：1，优选为2.0～3.0：1，更优选为2.0～2.5：1。
[0013]本专利技术所述银氨溶液可以通过银盐溶液和氨水制备得到，如果辛酸与银盐的质量比太小，获得的银粉分散性差，颗粒尺寸太大，比表面积太小，低温烧结活性低；如果辛酸与硝酸银的质量比例太大，获得的银粉颗粒尺寸太小，银粉难以从溶液中分离出来，而且难以获得具有高堆积密度的银颗粒粉体。在一个实施例中，所述银盐溶液为硝酸银或氯化银中的至少一种。在一个实施例中，所述辛酸和所述银盐中的银离子的质量比为0.05～5.0:100，优选为0.1～4:100，更优选为0.3～3:100。
[0014]本专利技术提供了一种银粉，由上述方法制备得到；本专利技术提供的银粉比表面积小，振实密度大，用于制备银浆时，所述银浆的吸油率小，粘度小，银填充量大，能够形成电阻率低的厚膜体。在本专利技术的某些实施例中，所述银粉的颗粒尺寸为50nm～500nm；所述银粉的D50
为100nm～400nm，优选为100nm～300nm。在本专利技术的某些实施例中，所述银粉的比表面积为1m2/g～3m2/g；所述银粉的振实密度为3g/cm3～5g/cm3。
[0015]本专利技术还提供了一种导电银浆，其含有上述方法制得的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银粉的制备方法，其特征在于，包括：将分散剂和还原剂在溶剂中混合，得到还原液；将银氨溶液和所述还原液混合反应，得到银粉；所述分散剂为辛胺和辛酸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辛胺和辛酸的质量比为0.02～1.0：1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述银氨溶液中的银氨离子浓度为0.05mol/L～0.50mol/L。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述银氨溶液中的NH3分子和Ag离子的摩尔比为2.0～3.5：1。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辛酸和所述银氨溶液中的银离子的质量比为0.05～5.0:...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继民，黄娟，邢锐，王富康，陈国贵，
申请(专利权)人：广东先导稀材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：