[发明专利]一种锂离子电池或锂硫电池电解液

说明书

本发明公开了一种锂离子电池或锂硫电池电解液，其包含有机超分子添加剂；所述有机超分子具有含缺电子空间的环内孔结构。锂离子电池或锂硫电池电解液充分利用有机超分子的缺电子空间来捕捉电解液中富电子的负离子，负离子与超分子结合成大分子，锂盐的电离得到促进，电导率提高，同时，阴离子的迁移受到限制，锂离子的迁移数变大，锂离子电池或锂硫电池的倍率性能可以得到明显提升。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池或锂硫电池电解液，尤其涉及一种利用具有含缺 电子空间的环内孔结构的有机超分子来作为锂离子电池或锂硫电池添加剂，有效 增强电导率，提高锂离子迁移数及提升电池倍率性能；属于锂电池技术领域。

背景技术

人类长期依赖着传统化石能源发展，开始面临着很多的问题(资源的短缺和 环境污染)，寻求能够满足人类需求而且可持续发展的新能源刻不容缓。新能源 中，锂电池有着较为明显的优点。锂电池在我们的日常生活领域中已经得到了广 泛的应用。现在社会的高速发展对锂电池提出了更多的要求。很多锂离子电池企 业已经转向三元正极材料和硅碳负极材料，同时很多企业开始布局锂硫电池等领 域。锂离子电池中，NCM(811)高镍材料和硅碳负极尽管可以实现整个电池能 量密度的提升，但是在大电流下的充电依然面临很大的问题。新能源汽车产业的 快速发展，对锂电池的快充能力提出了更高的要求。功率性能的提升可以通过采 用倍率性能更好的正负极材料、降低电极涂布量、降低压实密度、电池结构设计 等方法实现。同时，电解液对于快充锂离子电池的性能影响也很大。锂电池电解液在电池中起到传输离子的作用。一般由锂盐和有机溶剂组成。不同的电解液组 成成分，电解液的电导率和锂离子迁移数有很大的差别，从而对整个电池的性能 产生影响。电解液的电导率是由锂离子和阴离子共同组成的。Li⁺的迁移数t⁺越 接近大，那么电解液中迁移的Li⁺占比就越高，那么电解液在正负极之间传递电 荷效率就会越高。研究显示，当Li⁺的迁移数提高到约0.7左右，就能显著的提 升锂电池的倍率能力。

因此，电解液性质对电池倍率性能的影响非常显著，电解液组成和性能的优 化对提高锂电池的倍率性能具有非常重要的意义。

发明内容

针对现有技术中锂离子电池或锂硫电池电解液存在电导率低和锂离子迁移 数低等问题，本发明的目的是在于提供一种以具有含缺电子空间的环内孔结构的 有机超分子作为锂离子电池或锂硫电池电解液添加剂，通过在电解液中添加少量 有机超分子可以明显提高电导率，限制阴离子的迁移，增大锂离子的迁移数，提 高锂离子或锂硫电池电池的倍率性能。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种锂离子电池或锂硫电池电解液， 其包含有机超分子添加剂；所述有机超分子具有含缺电子空间的环内孔结构。

本发明的有机超分子具有含缺电子空间的环内孔结构。其缺电子空间可以有 效捕捉电解液中富电子的负离子，使负离子的迁移数得到明显降低，锂离子的迁 移数变大，同时，负离子与超分子结合成大分子，可以促进锂盐电解质的电离， 电导率提高，因此，在电解液中添加具有含缺电子空间的环内孔结构的有机超分 子，使得锂离子电池或锂硫电池的倍率性能可以得到提升。

优选的方案，所述有机超分子的环内孔结构的孔径大小为0.1nm～20nm。有 机超分子的环内孔结构具有合适的孔径的环内孔，可以有效捕获负离子，孔径过 小，负离子难以进入环内孔，而孔径过大，则负离子不能被有机超分子稳定结合。

优选的方案，所述含缺电子空间的环内孔结构由环状共轭体系构成。环状共 轭体系为单键和双键交替形成的环状结构。共轭体系表现出缺电子体，环状的共 轭体系电子游离域大，表现出更高的缺电子性，更有利于结合负离子。

优选的方案，所述环状共轭体系含有极性取代基团。极性取代基团主要是缺 电子强极性取代基团，如氰基、硝基等，能够提高机超分子对负离子的结合稳定 性。