一種太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉的制備方法，屬于電池材料合成領(lǐng)域。本發(fā)明首先利用來(lái)源豐富的糯米經(jīng)蒸煮后研磨成漿料，再用酶處理，使部分淀粉分解成還原性的小分子糖類，而未分解的淀粉經(jīng)無(wú)氧發(fā)酵后，生成酸性物質(zhì)，再利用生辰的還原性小分子糖類與硝酸銀溶液反應(yīng)生成超細(xì)銀粉，混入發(fā)酵后的淀粉，一方面可以調(diào)節(jié)混合物料的pH，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，另一方面作為分散劑阻止生成的銀粉顆粒發(fā)生團(tuán)聚，再加入具有還原性的維生素C水溶液，使殘余銀離子全部轉(zhuǎn)換為超細(xì)銀粉顆粒析出，再經(jīng)過(guò)濾洗滌干燥而得到超細(xì)銀粉。
【專利說(shuō)明】
一種太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉的制備方法，屬于電池材料合成領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬銀粉由于具有良好的導(dǎo)電-導(dǎo)熱性能和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，已作為導(dǎo)體、電阻、介質(zhì)電子漿料的重要導(dǎo)電功能材料而得到廣泛應(yīng)用，且用量不斷增加，對(duì)其性能、形貌、粒徑等的要求也日趨嚴(yán)格。高品質(zhì)電子漿料所用球形銀粉要求分散性良好、平均粒徑約為I?2μπι，若銀粉粒度太大，印刷時(shí)不能通過(guò)絲網(wǎng)，會(huì)嚴(yán)重影響電池的電性能;若粒徑太小，則銀粉導(dǎo)電率降低。
[0003]銀粉的制備方法包括:噴霧干燥法、等離子蒸發(fā)冷凝法、激光法、沉淀轉(zhuǎn)換法、水熱法、微乳液法、電化學(xué)法、光誘導(dǎo)法等，液相還原法由于具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、成本較低、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛研究。目前國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)銀粉通常都采用液相還原法，常用的還原劑包括甲醛、水合肼、次磷酸鈉、雙氧水等。采用液相還原法制備銀粉的過(guò)程中，離散顆粒間存在不同程度的團(tuán)聚，嚴(yán)重影響粉末的性能，因此，有效的組織聚集體形成，使粉末得到最大程度的分散，是超細(xì)銀粉制備技術(shù)的關(guān)鍵所在。
[0004]目前常用的防止銀粉團(tuán)聚的方法是在反應(yīng)過(guò)程中加入適當(dāng)?shù)姆稚?，如明膠、PVA、阿拉伯樹(shù)膠、吐溫、丁二酸、檸檬酸鈉、甲基纖維素等，其分散機(jī)理大都是由于大分子結(jié)構(gòu)造成的空間位阻作用，抑制銀粉顆粒的團(tuán)聚。這類分散劑普遍用量較大，而且難以清洗，所制得的銀粉分散性較差，團(tuán)聚現(xiàn)象依舊很嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)目前太陽(yáng)能電池正極材料在制備過(guò)程中出現(xiàn)的銀粉顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，加入的分散劑效果較差，而且難以清洗，導(dǎo)致最終制備的太陽(yáng)能電池性能較差的問(wèn)題，提供了一種太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉的制備方法，本發(fā)明首先利用來(lái)源豐富的糯米經(jīng)蒸煮后研磨成漿料，再用酶處理，使部分淀粉分解成還原性的小分子糖類，而未分解的淀粉經(jīng)無(wú)氧發(fā)酵后，生成酸性物質(zhì)，再利用生辰的還原性小分子糖類與硝酸銀溶液反應(yīng)生成超細(xì)銀粉，混入發(fā)酵后的淀粉，一方面可以調(diào)節(jié)混合物料的pH，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，另一方面作為分散劑阻止生成的銀粉顆粒發(fā)生團(tuán)聚，再加入具有還原性的維生素C水溶液，使殘余銀離子全部轉(zhuǎn)換為超細(xì)銀粉顆粒析出，再經(jīng)過(guò)濾洗滌干燥而得到超細(xì)銀粉。本發(fā)明最終所得超細(xì)銀粉中殘留的淀粉可經(jīng)過(guò)水洗或進(jìn)一步酶處理即可去除，所得超細(xì)銀粉分散性好，制得的太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率大大提高。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(I)稱取200?300g糯米，用去離子水反復(fù)清洗3?5次后，轉(zhuǎn)入蒸鍋中，在90?95°C條件下，蒸煮40?60min，取出后靜置，使其自然冷卻至室溫，再將冷卻后的糯米置于石磨磨盤，研磨過(guò)程中混入200?300mL去離子水，收集淋洗液，得糯米粉漿料； (2)在盛有100?200mL去離子水的燒杯中，依次加入100?200g上述所得糯米粉漿料和2?4ga_淀粉酶，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器上，升溫至45?50°C，啟動(dòng)攪拌器，以600?800r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)I?3h，離心分離，收集上清液，并將下層沉淀物轉(zhuǎn)入密封發(fā)酵罐中，加入3?5g酵母粉，用消毒木棍攪拌5?1min后，密封發(fā)酵40?60min，得發(fā)酵楽料；
(3)量取60?80mL濃度為0.1?0.3mol/L硝酸銀溶液，加入盛有10?20g上述所得發(fā)酵漿料的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀中，振蕩處理10?20min，隨后將燒杯中物料加入盛有80?10mL上述所得上清液的反應(yīng)釜中，加熱升溫至80?90°C，啟動(dòng)攪拌器，以800?1000r/min轉(zhuǎn)速攬摔反應(yīng)60?80min ；
(4)開(kāi)啟反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，隨后在攪拌狀態(tài)下，加入20?30mL質(zhì)量濃度為10?15%的維生素C水溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)40?60min，抽濾，除去濾液，用去離子水洗滌濾餅6?8次，再將濾餅轉(zhuǎn)入真空干燥箱中，在65?75°C條件下，干燥處理5?7h，即得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉。
[0007]本發(fā)明所得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉的物理性質(zhì):所得超細(xì)銀粉為表面光滑的球形或類球形銀粉，振實(shí)密度為3.9?4.lg/mL，平均粒度為1.8?2.Ομπι。
[0008]本發(fā)明的具體應(yīng)用方法:按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，依次稱取80?85份本發(fā)明所得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉和3?5份玻璃粉加入混料機(jī)，啟動(dòng)攪拌器，以500?800r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合30?50min，出料，將混合物料轉(zhuǎn)入行星球磨機(jī)，按球料比I: 40加入球磨珠，再加入I?3份松油醇，I?3份檸檬酸三丁酯，I?3份二乙二醇丁醚和I?3份二乙二醇丁醚醋酸酯，球磨處理20?30min，出料，得導(dǎo)電銀漿，再將其通過(guò)絲網(wǎng)印刷機(jī)印刷在鍍有減反射膜的單晶硅基片上，然后置于鏈?zhǔn)礁邷責(zé)Y(jié)爐中，在燒結(jié)溫度為850?870°C，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下燒結(jié)得到太陽(yáng)能電池片，所得太陽(yáng)能電池銀漿燒結(jié)厚膜較傳統(tǒng)燒結(jié)厚膜，其附著力為4.2?4.6N，提高15?20%，光電轉(zhuǎn)換效率為19.8?22.6%，提高了 15?25%。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明所得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉的分散效果好，產(chǎn)品純度高，可達(dá)95%以上，既節(jié)約成本，又易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；
(2)本發(fā)明利用糯米淀粉漿料酶解生成的還原糖配合維生素C為還原劑，原料對(duì)人體無(wú)毒，操作安全，剩余淀粉作為分散劑，在后期可以用水洗直接除去，不會(huì)對(duì)太陽(yáng)能電池產(chǎn)生不良影響。
【具體實(shí)施方式】
[0010]稱取200?300g糯米，用去離子水反復(fù)清洗3?5次后，轉(zhuǎn)入蒸鍋中，在90?95°C條件下，蒸煮40?60min，取出后靜置，使其自然冷卻至室溫，再將冷卻后的糯米置于石磨磨盤，研磨過(guò)程中混入200?300mL去離子水，收集淋洗液，得糯米粉漿料;在盛有100?200mL去離子水的燒杯中，依次加入100?200g上述所得糯米粉漿料和2?4ga_淀粉酶，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器上，升溫至45?50°C，啟動(dòng)攪拌器，以600?800r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)I?3h，離心分離，收集上清液，并將下層沉淀物轉(zhuǎn)入密封發(fā)酵罐中，加入3?5g酵母粉，用消毒木棍攪拌5?1min后，密封發(fā)酵40?60min，得發(fā)酵漿料;量取60?80mL濃度為
0.1?0.3mol/L硝酸銀溶液，加入盛有10?20g上述所得發(fā)酵漿料的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀中，振蕩處理10?20min，隨后將燒杯中物料加入盛有80?10mL上述所得上清液的反應(yīng)釜中，加熱升溫至80?90°C，啟動(dòng)攪拌器，以800?lOOOr/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)60?SOmin;開(kāi)啟反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，隨后在攪拌狀態(tài)下，加入20?30mL質(zhì)量濃度為10?15%的維生素C水溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)40?60min，抽濾，除去濾液，用去離子水洗滌濾餅6?8次，再將濾餅轉(zhuǎn)入真空干燥箱中，在65?75°C條件下，干燥處理5?7h，即得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉。
[0011]實(shí)例I
稱取200g糯米，用去離子水反復(fù)清洗3次后，轉(zhuǎn)入蒸鍋中，在90°C條件下，蒸煮40min，取出后靜置，使其自然冷卻至室溫，再將冷卻后的糯米置于石磨磨盤，研磨過(guò)程中混入200mL去離子水，收集淋洗液，得糯米粉漿料;在盛有10mL去離子水的燒杯中，依次加入10g上述所得糯米粉漿料和2ga_淀粉酶，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器上，升溫至45°C，啟動(dòng)攪拌器，以600r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)Ih，離心分離，收集上清液，并將下層沉淀物轉(zhuǎn)入密封發(fā)酵罐中，加入3g酵母粉，用消毒木棍攪拌5min后，密封發(fā)酵40min，得發(fā)酵漿料;量取60mL濃度為0.lmol/L硝酸銀溶液，加入盛有1g上述所得發(fā)酵漿料的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀中，振蕩處理lOmin，隨后將燒杯中物料加入盛有SOmL上述所得上清液的反應(yīng)釜中，加熱升溫至80°C，啟動(dòng)攪拌器，以800r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)60min;開(kāi)啟反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，隨后在攪拌狀態(tài)下，加入20mL質(zhì)量濃度為10%的維生素C水溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)40min，抽濾，除去濾液，用去離子水洗滌濾餅6次，再將濾餅轉(zhuǎn)入真空干燥箱中，在65°C條件下，干燥處理5h，即得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉。
[0012]本發(fā)明所得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉的物理性質(zhì):所得超細(xì)銀粉為表面光滑的球形或類球形銀粉，振實(shí)密度為3.9g/mL，平均粒度為1.8μπι。
[0013]本發(fā)明的具體應(yīng)用方法:按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，依次稱取80份本發(fā)明所得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉和3份玻璃粉加入混料機(jī)，啟動(dòng)攪拌器，以500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合30min，出料，將混合物料轉(zhuǎn)入行星球磨機(jī)，按球料比1:40加入球磨珠，再加入I份松油醇，I份檸檬酸三丁酯，I份二乙二醇丁醚和I份二乙二醇丁醚醋酸酯，球磨處理20min，出料，得導(dǎo)電銀漿，再將其通過(guò)絲網(wǎng)印刷機(jī)印刷在鍍有減反射膜的單晶硅基片上，然后置于鏈?zhǔn)礁邷責(zé)Y(jié)爐中，在燒結(jié)溫度為850°C，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下燒結(jié)得到太陽(yáng)能電池片，所得太陽(yáng)能電池銀漿燒結(jié)厚膜較傳統(tǒng)燒結(jié)厚膜，其附著力為4.2N，提高15%，光電轉(zhuǎn)換效率為19.8%，提高了15%。
[0014]實(shí)例2
稱取280g糯米，用去離子水反復(fù)清洗4次后，轉(zhuǎn)入蒸鍋中，在92°C條件下，蒸煮50min，取出后靜置，使其自然冷卻至室溫，再將冷卻后的糯米置于石磨磨盤，研磨過(guò)程中混入260mL去離子水，收集淋洗液，得糯米粉漿料;在盛有ISOmL去離子水的燒杯中，依次加入160g上述所得糯米粉漿料和3ga_淀粉酶，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器上，升溫至48°C，啟動(dòng)攪拌器，以700r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)2h，離心分離，收集上清液，并將下層沉淀物轉(zhuǎn)入密封發(fā)酵罐中，加入4g酵母粉，用消毒木棍攪拌Smin后，密封發(fā)酵50min，得發(fā)酵漿料;量取70mL濃度為0.2mol/L硝酸銀溶液，加入盛有15g上述所得發(fā)酵漿料的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀中，振蕩處理15min，隨后將燒杯中物料加入盛有90mL上述所得上清液的反應(yīng)釜中，加熱升溫至850C，啟動(dòng)攪拌器，以900r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)70min ；開(kāi)啟反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，隨后在攪拌狀態(tài)下，加入25mL質(zhì)量濃度為12%的維生素C水溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)50min，抽濾，除去濾液，用去離子水洗滌濾餅7次，再將濾餅轉(zhuǎn)入真空干燥箱中，在70°C條件下，干燥處理6h，即得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉。
[0015]本發(fā)明所得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉的物理性質(zhì):所得超細(xì)銀粉為表面光滑的球形或類球形銀粉，振實(shí)密度為4g/mL，平均粒度為1.9μπι。
[0016]本發(fā)明的具體應(yīng)用方法:按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，依次稱取82份本發(fā)明所得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉和4份玻璃粉加入混料機(jī)，啟動(dòng)攪拌器，以600r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合40min，出料，將混合物料轉(zhuǎn)入行星球磨機(jī)，按球料比1:40加入球磨珠，再加入2份松油醇，2份檸檬酸三丁酯，2份二乙二醇丁醚和2份二乙二醇丁醚醋酸酯，球磨處理25min，出料，得導(dǎo)電銀漿，再將其通過(guò)絲網(wǎng)印刷機(jī)印刷在鍍有減反射膜的單晶硅基片上，然后置于鏈?zhǔn)礁邷責(zé)Y(jié)爐中，在燒結(jié)溫度為860°C，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下燒結(jié)得到太陽(yáng)能電池片，所得太陽(yáng)能電池銀漿燒結(jié)厚膜較傳統(tǒng)燒結(jié)厚膜，其附著力為4.4N，提高18%，光電轉(zhuǎn)換效率為20.8%，提高了18%。
[0017]實(shí)例3
稱取300g儒米，用去離子水反復(fù)清洗5次后，轉(zhuǎn)入蒸鍋中，在95°C條件下，蒸煮60min，取出后靜置，使其自然冷卻至室溫，再將冷卻后的糯米置于石磨磨盤，研磨過(guò)程中混入300mL去離子水，收集淋洗液，得糯米粉漿料;在盛有200mL去離子水的燒杯中，依次加入200g上述所得糯米粉漿料和4ga_淀粉酶，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器上，升溫至50°C，啟動(dòng)攪拌器，以800r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)3h，離心分離，收集上清液，并將下層沉淀物轉(zhuǎn)入密封發(fā)酵罐中，加入5g酵母粉，用消毒木棍攪拌1min后，密封發(fā)酵60min，得發(fā)酵漿料;量取SOmL濃度為0.3mol/L硝酸銀溶液，加入盛有20g上述所得發(fā)酵漿料的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀中，振蕩處理20min，隨后將燒杯中物料加入盛有10mL上述所得上清液的反應(yīng)釜中，加熱升溫至90 0C，啟動(dòng)攪拌器，以1000r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)80min;開(kāi)啟反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，隨后在攪拌狀態(tài)下，加入30mL質(zhì)量濃度為15%的維生素C水溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)60min，抽濾，除去濾液，用去離子水洗滌濾餅8次，再將濾餅轉(zhuǎn)入真空干燥箱中，在75°C條件下，干燥處理7h，即得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉。
[0018]本發(fā)明所得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉的物理性質(zhì):所得超細(xì)銀粉為表面光滑的球形或類球形銀粉，振實(shí)密度為4.lg/mL，平均粒度為2μπι。
[0019]本發(fā)明的具體應(yīng)用方法:按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，依次稱取85份本發(fā)明所得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉和5份玻璃粉加入混料機(jī)，啟動(dòng)攪拌器，以800r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合50min，出料，將混合物料轉(zhuǎn)入行星球磨機(jī)，按球料比1:40加入球磨珠，再加入3份松油醇，3份檸檬酸三丁酯，3份二乙二醇丁醚和3份二乙二醇丁醚醋酸酯，球磨處理30min，出料，得導(dǎo)電銀漿，再將其通過(guò)絲網(wǎng)印刷機(jī)印刷在鍍有減反射膜的單晶硅基片上，然后置于鏈?zhǔn)礁邷責(zé)Y(jié)爐中，在燒結(jié)溫度為870°C，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下燒結(jié)得到太陽(yáng)能電池片，所得太陽(yáng)能電池銀漿燒結(jié)厚膜較傳統(tǒng)燒結(jié)厚膜，其附著力為4.6N，提高20%，光電轉(zhuǎn)換效率為22.6%，提高了25%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)稱取200?300g糯米，用去離子水反復(fù)清洗3?5次后，轉(zhuǎn)入蒸鍋中，在90?95°C條件下，蒸煮40?60min，取出后靜置，使其自然冷卻至室溫，再將冷卻后的糯米置于石磨磨盤，研磨過(guò)程中混入200?300mL去離子水，收集淋洗液，得糯米粉漿料； (2)在盛有100?200mL去離子水的燒杯中，依次加入100?200g上述所得糯米粉漿料和2?4ga_淀粉酶，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器上，升溫至45?50°C，啟動(dòng)攪拌器，以600?800r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)I?3h，離心分離，收集上清液，并將下層沉淀物轉(zhuǎn)入密封發(fā)酵罐中，加入3?5g酵母粉，用消毒木棍攪拌5?1min后，密封發(fā)酵40?60min，得發(fā)酵楽料； (3)量取60?80mL濃度為0.1?0.3mol/L硝酸銀溶液，加入盛有10?20g上述所得發(fā)酵漿料的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀中，振蕩處理10?20min，隨后將燒杯中物料加入盛有80?10mL上述所得上清液的反應(yīng)釜中，加熱升溫至80?90°C，啟動(dòng)攪拌器，以800?1000r/min轉(zhuǎn)速攬摔反應(yīng)60?80min ； (4)開(kāi)啟反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，隨后在攪拌狀態(tài)下，加入20?30mL質(zhì)量濃度為10?15%的維生素C水溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)40?60min，抽濾，除去濾液，用去離子水洗滌濾餅6?8次，再將濾餅轉(zhuǎn)入真空干燥箱中，在65?75°C條件下，干燥處理5?7h，即得太陽(yáng)能電池正極材料用超細(xì)銀粉。
【文檔編號(hào)】B22F9/24GK105914242SQ201610469766
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月26日
【發(fā)明人】吳迪, 許博偉
【申請(qǐng)人】吳迪