[发明专利]SiNC催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种SiNC催化剂及其制备方法与应用，属于电池技术领域，该SiNC催化剂的制备包括以下步骤：将由柠檬酸、氟化铵、二氧化硅以及水形成的分散液进行第一次干燥和煅烧。该制备方法简单，成本低廉，制备过程不需要长时间的高温煅烧，适于大量生产。制备出的催化剂表现出了较好的电催化氧还原活性，且稳定性较高。将其用于制备电极和电池，能有效减小电解液对电极的腐蚀，提高电池的性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种SiNC催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，能源危机和空气污染已成为制约我国及全球经济可持续发展的重大问题，为提高汽车产业竞争力、保障能源安全和发展低碳经济，新能源汽车产业化已成为国际汽车产业界的战略共识和我国科技发展的重大战略需求，当前新能源汽车的动力和储能系统虽然以锂离子电池为主，但因存在初期购置成本高，充电时间长(3-4)小时，比能量密度低(150-200瓦时/公斤)，电动汽车的续航里程短，充电配备设施少，存在安全隐患等商业化瓶颈使其市场认可度较低。因此，开发适用于电动汽车的高能量密度电池体系摆在我国科研工作者面前的迫切任务。

金属-空气电池因具有比已商业化锂离子电池高3-10倍的能量密度而成为当今的研究热点，是在新能源汽车的电源体系中可以与石油相媲美并被寄予厚望的储能装置。其中，锂-空气电池因具有较高的能量密度受到大家的广泛关注，然而由于全球的金属锂资源储量有限，大规模应用必将带来成本问题。另外，锂-空气电池相对钠-空气电池和锌-空气电池具有较高的过电位，导致较低的能量效率。虽然在理论上锂-空气电池能量密度更高，但是在实验中钠-空气电池和锌-空气电池已经实现了比锂-空气电池更高的能量密度和功率密度。因此，开展与钠-空气电池和锌-空气电池应用相关的研究对解决能源危机和环境污染具有重要意义。

然而，目前的钠-空气电池和锌-空气电池存在一个普遍的挑战，即空气电极的催化效率和稳定性不好。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一包括提供一种SiNC催化剂的制备方法，其有利于获得电催化氧还原活性和稳定性均较高的SiNC催化剂。

本发明的目的之二包括提供一种上述制备方法制备而得的SiNC催化剂。

本发明的目的之三包括提供一种制备原料包括上述SiNC催化剂的空气阴极。

本发明的目的之四包括提供一种具有上述空气阴极的混合系钠-空气电池。

本发明的目的之五包括提供一种具有上述空气阴极的混合系锌-空气电池。

本发明的目的之六包括提供一种具有上述空气阴极的准固态钠-空气电池。

本申请可这样实现：

第一方面，本申请提供一种SiNC催化剂的制备方法，其包括以下步骤：将由柠檬酸、氟化铵、二氧化硅以及水形成的分散液进行第一次干燥和煅烧。

在可选的实施方式中，分散液是将二氧化硅与由柠檬酸、氟化铵以及水混合而得的混合溶液混合而得。

在可选的实施方式中，柠檬酸与氟化铵的质量比为1-3：1-3。

在可选的实施方式中，二氧化硅与柠檬酸的质量比为1-2：50-100。

在可选的实施方式中，第一次干燥是于40-80℃的条件下进行5-20h。

在可选的实施方式中，第一次干燥采用鼓风干燥的方式进行。

在可选的实施方式中，煅烧是于600-1200℃的条件下进行1-3h。

在可选的实施方式中，煅烧于保护气氛下进行。