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。
技术实现要素：
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。
优选的方案，所述有机超分子具有式1结构。其合成方法可以参考文献：lee,s.；chen,c.-h.；flood,a.h.nat.chem.2013,5(8),704-710.
优选的方案，所述有机超分子添加剂在电解液中的质量百分比浓度为0.001～5％；优选为1～5％。有机超分子添加剂在电解液中的质量百分比浓度在0.001～5％的范围内均具有一定提升电导率，限制阴离子的迁移，增大锂离子的迁移数的效果，且浓度越大，效果越明显。
优选的方案，锂离子电池或锂硫电池电解液，还包含锂盐电解质和有机溶剂。
较优选的方案，所述锂盐电解质为本领域常规的无机锂盐，常见的如双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂lin(so2cf3)2、双氟磺酰亚胺锂lin(so2f)2、双三氟磺酰亚胺锂lin(so2f3)2、六氟磷酸锂lipf6、高氯酸锂liclo4、四氟硼酸锂libf4、六氟砷酸锂liasf6、双草酸硼酸锂libc4o8、三氟甲基磺酸锂(licf3so3)等。
较优选的方案，所述溶剂为本领域常见的有机溶剂，常见的如醚类、砜类、碳酸酯类(环状和链状)、羧酸酯等。锂离子电池电解液一般采用碳酸酯类(环状和链状)，锂硫电池电解液一般采用醚类、砜类。
相比于现有技术，本发明带来的有益效果：
针对现有锂离子电池或锂硫电池存在的快充问题，本发明技术方案首次将具有特殊分子结构的有机超分子作为电解液添加剂来改善这种情况。本发明采用的有机超分子具有含缺电子空间的环内孔结构，可以充分利用该特性来捕捉锂离子电池或锂硫电池电解液中的阴离子，结合成大分子，从而可以促进锂盐在电解液中的电离，电导率变大，同时锂离子的迁移数提高，电荷传递电荷效率变高，电池的倍率性能增强。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明的方案及技术效果作详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
对比例1
以下例举现有技术中常见的锂离子电池电解液配方：
(1)将环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(ec)和线型碳酸酯溶剂碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)，按照体积比1：1：1混合。
(2)室温条件下，将锂盐lipf6溶解在步骤1中所得的溶剂，使得浓度为1.0mol/l，搅拌均匀，得到普通电解液。
(3)测试该电解液的电导率和锂离子迁移数。锂离子迁移数为0.4。电导率为12.45ms/cm。
对比例2
以下例举现有技术中常见的锂硫电池电解液配方：
(1)将溶剂乙二醇二甲醚dme和溶剂1，3二氧戊环，按照体积比1：1混合。
(2)室温条件下，将锂盐双三氟甲基磺酰亚胺锂litfsi溶解在步骤1中所得的溶剂，使得浓度为1.0mol/l，搅拌均匀，得到普通电解液。
(3)测试该电解液的电导率和锂离子迁移数。锂离子迁移数为0.4。电导率为12.47ms/cm。
以下实施例1～4例举在现有技术中常见的锂离子电池电解液或锂硫电池电解液配方中添加超分子添加剂。
实施例1
(1)将环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(ec)和线型碳酸酯溶剂碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)，按照体积比1：1：1混合。
(2)室温条件下，将锂盐lipf6溶解在步骤1中所得的溶剂，使得浓度为1.0mol/l，搅拌均匀，同时加入超分子cs作为添加剂。
(3)超分子cs的在锂电池电解液中所占的质量百分比为0.1wt％。
(4)测试该电解液的电导率和锂离子迁移数。锂离子迁移数为0.44。电导率高于对比例1中的电导率，为13.21ms/cm。
实施例2
(1)将环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(ec)和线型碳酸酯溶剂碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)，按照体积比1：1：1混合。
(2)室温条件下，将锂盐lipf6溶解在步骤1中所得的溶剂，使得浓度为1.0mol/l，搅拌均匀，同时加入超分子cs作为添加剂。
(3)超分子cs的在电解液中所占的质量百分比为2wt％。
(4)测试该电解液的电导率和锂离子迁移数。锂离子迁移数为0.6。电导率高于对比例1中的电导率，为15ms/cm。
实施例3
(1)将环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(ec)和线型碳酸酯溶剂碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)，按照体积比1：1：1混合。
(2)室温条件下，将锂盐lipf6溶解在步骤1中所得的溶剂，使得浓度为1.0mol/l，搅拌均匀，同时加入超分子cs作为添加剂。
(3)超分子cs的在电解液中所占的质量百分比为5wt％。
(4)测试该电解液的电导率和锂离子迁移数。电导率高于对比例1中的电导率。锂离子迁移数为0.7。电导率高于对比例1中的电导率，为16ms/cm。
实施例4
(4)将溶剂乙二醇二甲醚dme和溶剂1，3二氧戊环，按照体积比1：1混合。
(5)室温条件下，将锂盐双三氟甲基磺酰亚胺锂litfsi溶解在步骤1中所得的溶剂，使得浓度为1.0mol/l，搅拌均匀，同时加入超分子cs作为添加剂。
(6)超分子cs的在电解液中所占的质量百分比为4wt％。
(7)测试该电解液的电导率和锂离子迁移数。电导率高于对比例2中的电导率。锂离子迁移数为0.65。电导率高于对比例1中的电导率，为15.32ms/cm。
表1对比例1～2和实施例1～4电解液成分表