银包铜粉、制备方法、在银包铜浆料中的应用及检测银包铜粉中银包覆层致密性的方法技术

本发明专利技术属于金属粉体技术领域，提供了银包铜粉、制备方法、在银包铜浆料中的应用及检测银包铜粉中银包覆层致密性的方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）将银盐、配体、表面修饰剂和溶剂混合，得到银络合溶液；（2）将铜粉液与步骤（1）中所述银络合溶液混合，进行反应，干燥后得到所述银包铜粉；其中，所述表面修饰剂含亲油性基团。本发明专利技术提供的方法工艺简单，制备的银包铜粉具有亲油疏水的特性和优异的导电性，且银包覆层具有高致密性。基此制备的银包铜浆料具有较低的成本和优异的性能。此外，本发明专利技术提供的检测银包覆层致密性的方法可以定量分析银包覆层的致密性，方法简单，且对于不同样品的致密性具有横向对比性。品的致密性具有横向对比性。品的致密性具有横向对比性。

【技术实现步骤摘要】
银包铜粉、制备方法、在银包铜浆料中的应用及检测银包铜粉中银包覆层致密性的方法


[0001]本专利技术属于金属粉体
，具体涉及银包铜粉、制备方法、在银包铜浆料中的应用及检测银包铜粉中银包覆层致密性的方法。

技术介绍

[0002]目前，对于太阳能的利用主要有光、热和光伏发电等几种形式，其中太阳能电池主流产品的关键材料之一用的是导电银包铜浆料，从PERC电池（即发射极和背面钝化电池）到n型太阳能电池（如异质结或TOPCon太阳能电池）的技术发展中，对于银包铜浆料的依赖及消耗量将进一步增加，如n型太阳能电池在设计时即是正面和背面都使用银包铜浆料。然而，用纯银包铜浆料的太阳能电池成本将会很高，因此，基于成本效益考虑，太阳能电池的银包铜浆料部分成本必须进行优化降低。
[0003]核壳结构的复合金属粉可具有与单一金属粉不同的表面和内部结构，尤其是在内部核与外层壳的金属性质相近的情况下，可以作为一种新的替代单一贵金属粉末的新材料。银粉作为优异的贵金属粉导电填料，在电子导电浆料以及电磁屏蔽材料等领域中应用广泛，但银却是在电场下迁移速度最快的金属材料，这是银自身存在的问题。将铜作为内部核，银作为外部壳的银包铜粉体，既可解决银的迁移问题，又可以同时保留铜和银的优良导电性，极大地降低了成本。
[0004]银包铜粉在银包铜浆料中作为导电填充材料，因为浆料的开发需要保证在固化后银包铜粉体的可靠性，以及在做成组件后需要通过高温高湿测试（双85实验）。因此对于浆料来讲，银包铜粉体必须具有很好的抗氧化性能力，与抗氧化性能具有直接关系的就是铜单质外部银包覆的致密性，通常情况下致密性也越好，抗氧化性就会高。如果包覆致密性不够，即使银含量很高，在银包铜粉体外部裸露铜单质也极易与空气中的氧气发生反应，生成氧化铜和氧化亚铜，导致导电能力大幅下降，甚至在组件高温高湿实验中出现问题。
[0005]CN114734036A公开了一种包覆核壳结构镀银活化基底银层的粉体、制备方法与应用，所述制备方法包括：用硝酸银和卤化钠的混合溶液浸涂后，经曝光即可在待镀的内核粉体表面制备一层活化银层，然后再通过化学镀沉积一层致密的银层。该方法制备银包铜颗粒需要加热，而且浸涂和曝光需要在暗室红光下进行，制备条件相对要求严格，不利于放大规模生产。
[0006]CN114939658A公开了一种铜粉进行敏化和活化，再通过与银溶液反应制备出银包铜的方法，采用氯化亚锡作为敏化剂，给反应过程中引入了氯离子，有氯离子存在的情况下，直接影响银铜质检的置换反应，银最终无法全部沉积在铜表面。而且很可能会导致银包铜产品发黑，导电性能降低。
[0007]CN105965010A公开了一种镀银铜粉的制备方法，包含预处理、表面镀银和后处理三个工艺步骤。首先用稀硫酸洗涤铜粉以除去铜表面氧化层，并用蒸馏水洗涤至中性；随后用氯化亚锡和银氨溶液分别对铜粉进行敏化、活化处理，并用蒸馏水洗涤至中性；将银氨溶
液与还原剂一起加入铜粉中，通过磁力搅拌使反应均匀进行，反应结束后进行水洗过滤并烘干，再采用球磨的方法，获得镀银铜粉。该制备方法在反应过程中引入了杂质氯离子，使得银无法完全沉积在铜的表面，导致镀银铜粉的银包覆层致密性差，而且很可能会导致银包铜产品发黑，导电性能降低。
[0008]综上所述，现有技术中银包铜粉的制备方法主要存在包覆方法操作繁琐，处理工艺易引入杂质，致密性和导电性能差等问题。此外，对于银包铜粉中银包覆层致密性的检测，目前除了使用仪器分析表面元素，还没有可以定量分析包覆致密性的方法。
[0009]因此，提供一种操作简单的银包铜粉的制备方法，使得制备得到的银包铜粉具有高致密性以及优异的导电性，同时降低银包铜浆料的成本，并设计一种定量分析法检测银包铜粉中银包覆层的致密性，已经成为本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0010]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供银包铜粉、制备方法、在银包铜浆料中的应用及检测银包铜粉中银包覆层致密性的方法。本专利技术将铜粉液和表面修饰剂改性的银络合溶液混合进行反应，制备得到银包铜粉。其中，含有亲油性基团的银络合溶液使得制备得到的银包铜粉具有亲油疏水的特性和优异的导电性，且银包铜粉中的银包覆层具有高的致密性。该制备方法工艺简单，具有良好的发展潜力。基此制备的银包铜浆料具有较低的成本，优异的稳定性、印刷性和导电性。此外，本专利技术提供的检测银包覆层致密性的方法可以定量分析银包覆层的致密性，该检测方法简单，且对于不同样品之间的银包覆层的致密性具有横向对比性。
[0011]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种银包铜粉的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）将银盐、配体、表面修饰剂和溶剂混合，得到银络合溶液；（2）将铜粉液与步骤（1）中所述银络合溶液混合，进行反应，干燥后得到所述银包铜粉；其中，所述表面修饰剂含亲油性基团。
[0012]需要说明的是，银包铜粉在导电浆料中作为导电填充材料，要与浆料中的有机溶剂充分混合才能得到均匀流动性好的浆料。因此，对于银包铜粉的表面性质要求为亲油疏水，表面越亲油疏水，相同量的有机溶剂越能够容纳更多的银包铜粉，导电性能也就越优异。
[0013]本专利技术通过将铜粉液和表面修饰剂改性的银络合溶液混合，反应得到银包铜粉。其中，含有亲油性基团的银络合溶液可以使得银包铜粉具有亲油疏水的特性和高致密性的银包覆层，导电性能优异。此外，该制备方法工艺简单，具有良好的发展潜力。
[0014]本专利技术中，若表面修饰剂不含有亲油性基团，则达不到银包铜粉亲油的效果。
[0015]本专利技术中，银络合溶液的制备过程中添加配体可以很好的控制银颗粒在铜粉表面的生长方向，另外银盐与配体络合形成的银络合溶液，能够有效稳定溶液中的银离子，在铜粉表面生成致密的银包覆层。
[0016]优选地，所述表面修饰剂包括脂肪酸、脂肪酸盐或硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的组合。
[0017]优选地，所述脂肪酸包括硬脂酸、软脂酸、油酸、亚油酸或蓖麻油酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0018]优选地，所述脂肪酸盐包括硬脂酸钠和/或软脂酸钠。
[0019]优选地，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂KH
‑
560和/或硅烷偶联剂KH
‑
570。
[0020]优选地，所述表面修饰剂与所述溶剂的固液比为(0.016
‑
0.025)g:1mL，例如可以是0.016g:1mL、0.017g:1mL、0.018g:1mL、0.019g:1mL、0.020g:1mL、0.021g:1mL、0.022g:1mL、0.023g:1mL、0.024g:1mL或0.025g:1mL等。其中，所述表面修饰剂与所述溶剂的固液比指的是表面修饰剂的质量与溶剂的体积的比值。
[0021]本专利技术中，若表面修饰剂与所述溶剂的固液比过大，即表面修饰剂的含量过多时，则银层不易实现对铜的包覆；若表面修饰剂与所述溶剂的固液比过小，即表面修饰剂的含量过小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银包铜粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：（1）将银盐、配体、表面修饰剂和溶剂混合，得到银络合溶液；（2）将铜粉液与步骤（1）中所述银络合溶液混合，进行反应，干燥后得到所述银包铜粉；其中，所述表面修饰剂含亲油性基团。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面修饰剂包括脂肪酸、脂肪酸盐或硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的组合；所述脂肪酸包括硬脂酸、软脂酸、油酸、亚油酸或蓖麻油酸中的任意一种或至少两种的组合；所述脂肪酸盐包括硬脂酸钠和/或软脂酸钠；所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂KH
‑
560和/或硅烷偶联剂KH
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570；所述表面修饰剂与所述溶剂的固液比为(0.016
‑
0.025)g:1mL；所述配体包括聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙烯吡咯烷酮K60、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、三乙胺或乙二胺四乙酸二钠中的任意一种或至少两种的组合；所述配体与所述溶剂的固液比为(0.12
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0.2)g:1mL；所述银盐与所述溶剂的固液比为(0.03
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0.06)g:1mL。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述混合的方法包括：（a）将银盐与一部分溶剂混合，得到银盐溶液；（b）将步骤（a）所述银盐溶液与配体混合，得到混合液；（c）将表面修饰剂与另一部分溶剂混合，加入到步骤（b）所述混合液中，得到银络合溶液。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述铜粉液和所述银络合溶液混合的方法包括：在搅拌条件下，将所述银络合溶液滴加到所述铜粉液中进行混合；所述搅拌的速率为250
‑
300rpm；所述滴加的速率为1.8
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2.5mL/min；步骤（2）所述反应的过程伴有搅拌，所述搅拌的速率为250
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300rpm；步骤（2）中所述反应的时间为20
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40min；步骤（2）中所述反应结束后进行后处理，所述后处理包括清洗，所述清洗用的清洗剂为含有乙酰丙酮的有机溶剂；所述清洗剂中乙酰丙酮和有机溶剂的质量比为(0.5
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1.5):5；所述清洗后得到的上清液的电导率小于5μS/cm；步骤（2）中所述干燥的温度为50
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70℃，所述干燥的时间为10
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12h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述铜粉液的制备方法包括：将铜粉、酸性还原剂和溶剂混合，得到所述铜粉液。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述酸性还原剂包括酒石酸、磺酸、亚磺酸、硫羧酸或抗坏血酸中的任意一种或至少两种的组合；所述酸性还原剂和溶剂的固液比为(0.5
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1.5)g:500mL；所述铜粉和溶剂的固液比为(10
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15)g:500mL；
所述混合的过程中伴有搅拌，所述搅拌的速率为250
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300rpm，所述搅拌的时间为0.5
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1h。7.根据权利要求1
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6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：（Ⅰ）将铜粉、酸性还原剂和溶剂以250
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300rpm混合搅拌0.5
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1h，得到铜粉液；其中，所述酸性还原剂和溶剂的固液比为(0.5
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1.5)g:500mL，所述铜粉和溶剂的固液比为(10
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15)g:500mL；（Ⅱ）将硝酸银、配体、表面修饰剂和溶剂混合，得到银络合溶液；其中，所述硝酸银与所述溶剂的固液比为(0.03
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0.06)g:1mL，所述配体与所述溶剂的固液比为(0.12
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0.2)g:1mL，所述表面修饰剂与所述溶剂的固液比为(0.016
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙光辉，刘成，徐蝶，韩殿辉，张猛，张寒露，韩莉锋，徐岩，汪涛，
申请(专利权)人：苏州星翰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：