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.

中文翻译：

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用于锂离子电池的源自聚（离子液体）/P（VDF-HFP）复合膜的阻燃、高性能凝胶聚合物电解质

摘要 具有耐火性能的高性能凝胶聚合物电解质 (GPE) 是具有增强安全性的锂离子电池 (LIB) 的理想选择。在此，我们报告了一种通过简单且可扩展的相转化方法制备的多孔聚（离子液体）/P（VDF-HFP）（PIL/P（VDF-HFP））复合膜衍生的新型 GPE。PIL 和 P(VDF-HFP) 之间的离子偶极相互作用使 PIL/P(VDF-HFP) 膜具有显着增强的机械性能和热稳定性。将液体电解质吸收到 ​​PIL/P(VDF-HFP) 膜中后，可以获得柔性 GPE。与商业 Celgard 2325 隔膜中吸收的液体电解质 (3.5 × 10−4 S cm−1) 相比，PIL/P(VDF-HFP) GPE 表现出更高的离子电导率 (1.78 × 10−3 S cm−1) . 与 GPE 组装的 Li/LiFePO4 电池在 12C 下表现出 99.2 mAh g-1 的高可逆容量和在 1C 和 4C 下分别进行 200 次充放电循环后的 138.4 和 125.4 mAh g-1 高放电容量。这些性能均优于使用充满液体电解质的商用 Celgard 2325 隔膜的 Li/LiFePO4 电池。重要的是，PIL/P(VDF-HFP) GPE 表现出优异的耐火性，这得益于 PIL 的不易燃特性。所开发的 GPE 具有优异的电化学性能和高安全性，在 LIB 的实际应用中显示出巨大的潜力。这些性能均优于使用充满液体电解质的商用 Celgard 2325 隔膜的 Li/LiFePO4 电池。重要的是，PIL/P(VDF-HFP) GPE 表现出优异的耐火性，这得益于 PIL 的不易燃特性。所开发的 GPE 具有优异的电化学性能和高安全性，在 LIB 的实际应用中显示出巨大的潜力。这些性能均优于使用充满液体电解质的商用 Celgard 2325 隔膜的 Li/LiFePO4 电池。重要的是，PIL/P(VDF-HFP) GPE 表现出优异的耐火性，这得益于 PIL 的不易燃特性。所开发的 GPE 具有优异的电化学性能和高安全性，在 LIB 的实际应用中显示出巨大的潜力。