导电银粉的制备方法及研究进展

抖音推荐 2025年08月11日 18:52 1 admin

引言

在众多导电填料中，银因为具有优秀的导电能力及良好的稳定性成为导电填料的最佳选择[1]。银粉作为一种综合性能优良的新型微纳米材料，其导电、导热性能及其制浆后可连续大规模印刷、高温烧结或低温固化等性能使其在能源、电子、冶金等领域应用广泛[2]。导电银浆是一种以银粉为基材通过高温烧结生成的功能性材料，其中导电银粉是导电银浆的核心组成部分，银粉的形貌和结构直接影响导电银浆的烧结温度和导电性能[3]。

1 导电银粉概况

银浆可以分为固化型银浆（包括光固化和热固化）和烧结型银浆。这两种类型的银浆在组成成分、技术路线和应用领域等方面存在较大的差异。固化型银浆是由银粉、高分子聚合物体系、有机溶剂以及添加剂经搅拌辊轧而成，主要用于薄膜开关、触摸屏线路、汽车后窗玻璃热线等领域。烧结型银浆是由银粉、玻璃粉、树脂、有机溶剂以及其他助剂经搅拌辊轧而成，常被印刷于陶瓷、玻璃等耐高温的绝缘基板上，多应用于厚膜电路、滤波器、陶瓷电容器、太阳能电池等领域[4，6]。

银粉作为导电银浆的主要原料，其形貌、粒径、分散性和振实密度对银浆的电性能、流动性、接触性以及生产成本均有重要的影响[5]。银粉根据粒径大小可以分为纳米级银粉（＜0.1μm）、亚微米级银粉（0.1μm-1μm）、微米级银粉（1μm-10μm）和粗银粉（＞ 10μm）。根据形貌可以分为球形银粉、片状银粉和枝状银粉等[4]。

1.1球形银粉

微米级球形银粉具有较高的球形度，由球形银粉所配制的银浆流动性好，能较好地通过正极细栅线。球形银粉的性质能够满足正银银浆对银粉的需求[4]。因其流动性较好、高振实密度、丝网印刷后断点少等特点，广泛应用于微电子行业中，如硅太阳能电池正面银浆、高温导电银浆、MLCC电极浆料等[6]。

1.2片状银粉

片状银粉在银浆中的接触面积比其它形貌的银粉要大，制得的银浆电阻更小，导电性能更好。同时片状银粉在银浆中呈片式结构，能够提高银浆烧结的致密性。此外，片状银粉的比表面大、流动性好，其中的银粉颗粒之间是面对面接触或线接触，因此具有较好的导电性，片状银粉适用于制备低温固化银浆、薄膜开关、触屏及柔性电路等领域[5,7]。

1.3枝状银粉

树枝状银粉由银粉粒子自发聚集成高度有序的枝状结构而形成。有学者对树枝状银粉在银浆中的应用进行了研究，发现树枝状银粉不适合用于导电银浆。陈应龙等的研究结果表明，采用树枝状银粉制备的银浆在烧结后形成的银层过于疏松，导电性不佳。此外，张明等还发现，采用树枝状银粉制备的银浆在烧结后形成的银层表面粗糙，孔洞多。这是由于树枝状银粉具有较大的表面能，容易发生结块，导致在印刷过程中银浆穿透丝网的能力较差，同时在烧结过程中银浆会严重收缩，导致厚膜的连续性较差[4-5]。

2 银粉的制备方法

银粉的制备方法包括物理法和化学法。物理法是通过机械粉碎或气相沉积的方法将大块的材料粉碎成小的颗粒，包括机械球磨法、雾化法等，物理法制备银粉产量低，可操作性差，且成本较高，虽然可以制备质量高的银粉，但不是最佳方法；化学制备方法是利用一些银的氧化物等，对其进行化学还原反应而制备银粉的方法，主要包括微乳液法、电化学法、热解法、光诱导法、液相还原法等，工业上大多采用化学法制备银粉。

2.1 物理法

2.1.1 机械球磨法

机械研磨法是一种制备银粉的常用工艺，流程较为简单，通常被用作制备片状银粉。该方法通过借助外力球磨使形貌为球形、不规则形银粉变为片状银粉，在此过程中，银粉经过反复挤压变形、断裂、结合，最终变成片状银粉。通过改变球磨参数，如球磨时间、转速、球粉比等，可以制备出不同粒径的片状银粉。

机械球磨法具有成本相对较低、产量高、设备简单等优点，是目前商业化制备片状银粉的主流方法，但其也存在一些缺点，比如所制备银粉粒径不均匀、银片表面不平整、银片表面不光滑、合成周期长、易引入杂质、能耗高等[4,8]。

2.1.2 激光烧蚀法

激光烧蚀法就是在块体表面加上一束能量密度高的激光加热表面使之达到气化温度，表面被融化，形貌发生改变，最终在基板上冷凝形成银颗粒或者熔融到液体环境中形成纳米银胶体溶液。反应过程中几乎只有银的参与，所以生成的银颗粒几乎不含有杂质，产品非常的纯净[9]。

2.1.3 蒸发冷凝法

蒸发冷凝法也称气相沉积法，是一种工艺相对较复杂的银粉制备方法，所制

备的银粉纯度较高，但产量较低。蒸发冷凝法制备银粉时，需在真空环境中通入惰性气体，并以激光加热或等离子体加热等方法使银气化。气化的银原子与惰性气体分子碰撞后能量降低，冷凝后银原子沉积形成超细粉体[10]。在蒸发冷凝法制备纳米银粉的流程中，容器压强，温度和惰性气体的种类都是可调工艺参数，对银粉产品的物理性质具有规律性的影响[11]。

2.1.4 雾化法

雾化法是一种常见的制备金属粉末的方法，也经常被用于制备银粉。在用雾化法制备银粉的过程中，先将银块在惰性气体环境下熔化到液态，然后在雾化室中通过外力将液态银变成微小的银金属液滴，并迅速冷却形成微米级的银粉末[4]。

雾化法工艺具有工艺简单，生产效率高等优势，但雾化法制备银粉时，对银粉的粒度分布、微观形貌等特征难以控制，制得银粉的粒度分布较宽[12]。

2.2 化学法

2.2.1 液相还原法

液相还原法是一种最常用的制备银粉的方法，是基于氧化还原反应原理，在液相体系中利用还原剂将银盐（氧化剂）还原成银粉[4]。液相还原的工艺路线为：将银源、分散剂、还原剂等分别按比例溶解好，然后按先后顺序混和，通过控制加入速度、液体温度等来调控液相反应速度，待反应完成后清洗、分离、烘干[13]。

液相还原法具有生产设备简单、成本低、制备的银粉质量高等优点，因而非常适用于工业生产，目前已经可以利用液相还原法制备出具有各种形状、粒径的银粉颗粒。

2.2.2 微乳液法

微乳液法是一种利用微乳液中的金属离子还原制备金属粉末的方法，也可用于制备超细银粉。微乳法制备银粉时，整个反应体系中有两种不同溶液，这两种溶液彼此之间互不相溶，因此活性剂需要同时具有亲水基与疏水基。当溶液中含银溶液与还原溶液相互接触时，表面活性剂会包裹住生成的银核，在反应中形成一个个小的独立反应体系，在不同空间中对银离子进行还原，这样制备出来的银粉具有优异的分散性[14]。

2.2.3 电化学法

电化学法广泛用于金属粉末的生产，具有生产速度快、设备简单、投资成本低等优点。在电化学过程中，无需加入其他催化剂和还原剂，可以获得高纯度的金属粉末。在外加电场的作用下，银离子会在阴极处还原为银粉，可以通过敲击等方式将产物收集起来，随后经过洗涤和干燥处理即可得到最终产品。

电化学反应易于常温下进行、条件温和、操作相对容易、获得的产物可控、反应时间短且设备简单，但该方法存在银浓度偏低、银粉均匀性差等缺点[6,9]。

2.2.4 光诱导法

光诱导法的基本原理是通过往溶液中照射一定波长紫外光，利用反应体系中产生的还原性自由基团，将溶液中Ag+还原成银原子，新还原成银原子，新还原的银原子进一步形成晶核，并最终长大成银颗粒[6]。

光诱导法设备简单，但光辐照时间长，操作相对复杂，生产效率不高，较难实现工业化生产[15]。

2.2.4 模板法

模板法是以模板剂在溶液中形成特殊构型来控制银粉颗粒尺寸和形貌的方法。一般使用合适的表面活性剂，通过吸附或包裹还原得到的银颗粒，防止颗粒之间的团聚，并诱导银颗粒择优生长。通过改变表面活性剂的种类、用量和滴加方式等条件，可以得到形貌不同的银粉颗粒[15]。

该方法具有银粉纯度高、粒径和形状可控等优点，但银粉浓度偏低、产率低以及成本较高等缺点使得该方法在工业规模生产中难以推广应用。

3 导电银粉的主要应用

目前银粉多用于制备导电浆料。由于拥有良好的导电及导热性能，金属银可满足高功率密度电路系统的导电及散热要求，成为优良的导电材料。银粉凭借其独特的物理和化学性质，在电子浆料领域中占据着不可替代的重要地位[13]。由于导电银浆具有良好的导电性、可焊性、可靠性和相对低廉的价格等优点，被广泛应用于触摸屏、太阳能电池电极、柔性传感器、多层陶瓷电容器（MLCC）、滤波器、封装电路等领域[4]。近年来，随着工业的迅猛发展，各个行业对银浆导电性的要求不断提高，银粉受到了越来越多的关注与重视。

银粉因其优异的抗氧化性及导电性，经常被用作导电胶的导电填料。导电胶产品种类有很多如导电浆料、导电涂料、导电膏、导电胶带等产品。目前这些产品都已经进入到了市场之中，这些导电材料主要被用来连接集成电路表面电路，或者对半导体材料进行封装以及液晶显示屏、发光二极管等诸多电子领域[14]。

在光伏电池领域，光伏银浆应用于太阳能电池片电极中，以银粉为导电相、玻璃氧化物为粘结相及以有机物为载体，经过搅拌、三辊轧制后形成的均匀膏状物。作为导电银浆中唯一的导电相，银粉的形貌和粒径等各种条件都会对导电银浆的性能产生至关重要的影响[10-11]。

4 结语

国内对银粉和导电浆料的研究和开发起步较晚，改革开放以后，随着国外大量电子元器件被引进国内，国内银粉的制备技术得到快速发展，各种类型的银粉被研制出来，中低端银粉已大部分实现国产化。然而，国产银粉存在可转化为规模化生产的技术较少、产品生产自动化程度低、在线监测管理不健全等问题，导致国产高端银粉在批次稳定性、产品种类、产品迭代等方面依旧不如进口的高端银粉，因此，国产高端银粉的研发生产依旧任重道远。

参考文献：

[1] 崔振国,秦松,马丽杰,张尚洲,宋曰海.化学还原法制备银粉及其在导电胶中的应用[J].电镀与精饰,2024,46(09):102-107.

[2] 屈新鑫,尹克勤,王来兵,金英杰,张夏,李雪娇,梅若冰.银粉对银浆性能的影响及其主要制备方法综述[J].太阳能,2022,(07):14-23.

[3] 吴凡,张治国,索艳格.液相还原法制备微米级银粉及其性能研究[J].电镀与精饰,2023,45(03):18-25.

[4] 任勇飞.微米级银粉的制备及其在烧结型银浆中的应用研究[D].华中科技大学,2023.

[5] 董弋,郭少青,李鑫,董红玉.银粉性质对太阳能电池浆料的影响[J].功能材料,2021,52(04):4030-4037.

[6] 赖耀斌.微米银粉的形貌可控合成及形成机制研究[D].中国科学技术大学,2024.

[7] 黄开涛,何力军,哈敏,胡楠,王军.片状银粉的制备及其性能研究[J].宁夏大学学报(自然科学版),1-6.

[8] 范迎霄.太阳电池导电浆料及其银粉的组成与性能关系研究[D].聊城大学,2023.

[9] 王游淋.光伏导电银浆用微纳米银粉的电化学可控制备[D].北京交通大学,2024.

[10] 李照枝.高分散性微纳米银粉的可控制备工艺研究[D].电子科技大学,2021.

[11] 张恒.微米球形银粉的可控制备及性能研究[D].哈尔滨工业大学,2023.