Fire-resistant, high-performance gel polymer electrolytes derived from poly(ionic liquid)/P(VDF-HFP) composite membranes for lithium ion batteries

材料科学 电解质 分离器(采油) 离子电导率 化学工程 离子液体 热稳定性 相位反转 聚合物 复合数 复合材料 化学 有机化学 电极 物理 工程类 热力学 物理化学 催化作用 生物化学
作者
Zhenyuan Hu,Junjie Chen,Yue Guo,Jingjing Zhu,Xinxin Qu,Wenwen Niu,Xiaokong Liu
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:599: 117827-117827 被引量:94
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2020.117827
摘要

Abstract High-performance gel polymer electrolytes (GPEs) with fire-resistant properties are highly desirable for lithium ion batteries (LIBs) with enhanced safety. Herein, we report a novel GPE derived from a porous poly(ionic liquid)/P(VDF-HFP) (PIL/P(VDF-HFP)) composite membrane prepared via a simple and scalable phase inversion method. The ion-dipole interactions between the PIL and P(VDF-HFP) endow the PIL/P(VDF-HFP) membrane with significantly enhanced mechanical performances and thermal stability. Flexible GPEs can be obtained after absorption of the liquid electrolytes into the PIL/P(VDF-HFP) membrane. The PIL/P(VDF-HFP) GPE exhibits a much higher ionic conductivity (1.78 × 10−3 S cm−1) compared to the liquid electrolytes absorbed in the commercial Celgard 2325 separator (3.5 × 10−4 S cm−1). The Li/LiFePO4 battery assembled with the GPE exhibits a high reversible capacity of 99.2 mAh g−1 at 12C and high discharge capacities of 138.4 and 125.4 mAh g−1 after 200 charge-discharge cycles at 1C and 4C, respectively. These performances are all superior to the Li/LiFePO4 battery using the commercial Celgard 2325 separator saturated with liquid electrolytes. Importantly, the PIL/P(VDF-HFP) GPE exhibits excellent fire-resistance, benefiting from the non-flammable property of the PIL. The as-developed GPE shows great potential for the practical application in LIBs with superior electrochemical performances and high safety.
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