[發明專利]超高導電電線電纜及其制備方法

在審

• 申請號: 202110188006.6
• 申請日: 2021-02-18
• 公開（公告）號: CN114974647A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 馬瑜;付金良;楊軍;張文卿
• 申請（專利權）人: 上海新池能源科技有限公司;浙江正泰電器股份有限公司
• 主分類號: H01B1/04
• 分類號: H01B1/04;H01B1/02;H01B13/00
• 代理公司: 北京卓言知識產權代理事務所(普通合伙) 11365
• 代理人: 王茀智;龔清媛

本發明公開了一種超高導電電線電纜及其制備方法。該方法首先枝晶狀銅粉與防燒結劑粉混合并等離子處理，然后氫氣還原、CVD法沉積石墨烯，經過SPS燒結及電纜拉絲工藝得到超高導電電線電纜。本發明的超高導電電線電纜及其制備方法，使用單晶銅以及控制相應的溫度等參數，可以更好地控制石墨烯的層數，實現單晶銅基石墨烯復合材料的大規模制備，最大程度上提高材料電導率，實現超高導電(100％IACS)。

技術領域

本發明涉及電線電纜技術領域，具體涉及一種超高導電電線電纜及其制備方法。

背景技術

隨著科技的飛速發展，許多新興技術產業對銅材料的性能要求也越來越高，甚至對電導率高于純銅的超高導電銅材料的需求也日益迫切。

目前的超高導電銅材料大致可分為純銅、合金銅及銅基復合材料三大類。其中純銅材料與合金銅材料的導電率都有很大的局限性。而銅基復合材料以銅為基體，通過添加增強體，結合復合效應和協同效應來提高電導率，兼具導電、導熱，耐磨損等優異性能，已廣泛地應用于電線電纜、集成電路、電觸點材料等方面。銅基復合材料中，增強體是影響其電導率的最重要因素。石墨烯是新近發現的一種二維平面結構材料，具備優異的電學、熱學和機械性能。單層石墨烯的載流子遷移率高達15000cm2(V·S)，熱導率為5150W(m·K)，楊氏模量高達130GPa，是理想的增強體材料。

目前，石墨烯銅復合材料主要通過機械球磨法、原位生長法等制備。這些方法易造成石墨烯層數過多、團聚等不良現象，得到的復合材料電導率不高。而化學氣相沉積法(CVD法)，可制得層數少、均勻性好的優質石墨烯，并能夠大規模連續化生產。但CVD法的不足在于，其制得的石墨烯存在大量晶界，造成電子散射，極大地降低材料電導率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種超高導電電線電纜。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種超高導電電線電纜，采用石墨烯包覆銅粉制成，所述銅粉包括單晶銅，所述石墨烯層包覆的面積為銅粉表面積的90％～100％。

優選地，所述銅粉中單晶銅的含量為80％～100％。

優選地，所述單晶銅的晶面指數為(111)。

優選地，所述石墨烯包覆層的層數為1～2層。

優選地，所述石墨烯包覆層中層數為1～2層的石墨烯占所述石墨烯包覆銅粉總量的20％～30％，其余所述石墨烯包覆銅粉的所述石墨烯包覆層的層數大于5層，包覆的面積為所述銅粉表面積的100％。

優選地，所述石墨烯包覆層的層數大于等于5層，包覆的面積為所述銅粉表面積的100％。

本發明的另一目的在于，解決化學氣相沉積法制得的石墨烯因有大量晶界而造成電子散射，導致電導率極低的問題，提供一種超高導電電線電纜的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種超高導電電線電纜的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1：將枝晶狀銅粉與防燒結劑粉體按質量比4:1均勻混合，得到混合粉體；

步驟S2：將步驟S1得到的混合粉體放入石英管內，并抽真空；

步驟S3：向石英管內保持通入氫氣和甲烷以生長石墨烯，其中氫氣的流速固定，甲烷的流速按時間間隔以固定流速增長，溫度持續升溫至超過1000℃后停止通入甲烷，快速降溫，降至200℃時停止通入氫氣，得到石墨烯包覆銅粉/防燒結劑復合粉體；

步驟S4：將石墨烯包覆銅粉/防燒結劑復合粉體用去離子水反復清洗并進行超聲分散，抽濾，干燥，得到石墨烯包覆銅粉；