Abstrak
Bahan anoda berbasis bismut (Bi) telah memperoleh perhatian signifikan dalam baterai ion kalium (PIB) karena kapasitas gravimetrik dan volumetrik teoritisnya yang menjanjikan. Namun, anoda berbasis Bi mengalami ekspansi volumetrik yang signifikan selama potasiasi/depotasi, yang menyebabkan akumulasi tegangan/regangan dan penghancuran yang dihasilkan. Dalam karya ini, bahan anoda berbasis Bi yang stabil dirancang dengan menanamkan nanopartikel Bi dalam fosfor merah melalui ball-milling. BiPO4 amorf terbentuk secara seragam di situ, yang menginduksi perilaku ekspansi dan kontraksi yang adaptif sendiri selama potasiasi/depotasi dan karena itu secara efektif menyangga perubahan volume dan memastikan integritas partikel. Perhitungan dinamika molekul (MD) mengungkapkan bahwa penggabungan BiPO4 meningkatkan afinitas elektron Bi@P@BiPO4 @C dengan elektrolit, yang mendorong pembentukan antarmuka elektrolit padat yang homogen (SEI). Selain itu, keberadaan BiPO4 meningkatkan akumulasi elektron di daerah ikatan antara Bi@BiPO4 dan elektrolit TEP, yang mengarah pada penyerapan yang lebih kuat dan peningkatan stabilitas antarmuka Bi@P@BiPO4 @C dalam elektrolit TEP dibandingkan dengan Bi@P@C. Hasilnya, anoda berbasis Bi yang dirancang menunjukkan retensi kapasitas tinggi sebesar 95,9% setelah 1700 siklus pada 0,5 A g −1 . Dalam konfigurasi sel penuh, kinerja siklus yang stabil juga tercapai. Studi ini menyajikan strategi yang mudah dan efektif untuk meningkatkan pemanfaatan Bi sebagai anoda berkinerja tinggi dalam PIB.