A review of Functional Separators for Lithium Metal Battery Applications

Figure 19.
Preparation of BC
/
LLTO CGEs. (
a
) Schematic of the e
ff
ect of (
b
) a commercial separator and
(
c
) a BC
/
LLTO CGE on Li deposition in a battery. Reprinted with permission from [
165
]. Copyright
(2019) WILEY-VCH.

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Materials
2020
,
13
, 4625
28 of 37
As another method of fabricating GPEs, the adaptation of ionic liquids (ILs) has been
introduced. To realize the uniform Li deposition and e
ff
ective suppression of dendritic growth,
Jin and co-workers researched the immobilization of ILs in GPEs via ion-dipole interactions [
166
].
To prepare IL immobilized GPEs, they used an imidazolium salt, 1-ethyl-3-methylimidazolium
bis(trifluoromethylsulfonyl)-imide (EMI-TFSI) as the IL because of its high ionic strength,
electrochemical stability, and nonflammability. Meanwhile, fluorinated copolymers such as PVDF-HFP
were used as flexible gel polymer matrices because of their high dielectric constant, high stability, high
thermal endurance, and strong mechanical strength. The absorbed IL into copolymer gel electrolyte
suppressed dendritic growth by forming a 3D cross-linked network with tethered TFSI anions owing
to the strong ion-dipole interactions between imidazolium cations and fluorine atoms. Moreover, it
exhibited a self-healing capability for enhanced ionization of Li salts, promoting the Li-ion transport.
As the interaction between the imidazolium cations and the C-F dipoles on the polymer chains was
strong, a high self-healing capability was obtained. As-made cells with this GPE exhibited a high ionic
conductivity, thermal stability, and high mechanical strength, resulting in the e
ff
ective suppression of
dendritic growth during the plating
/
stripping process.