科學家們研發出一種新型鋰離子（Li-ion）電池陽極，這種陽極將氧化鐵，即生鏽的主要成分，融入微觀的多孔空心碳結構中，並能顯著提升電池性能。德國薩爾蘭大學（Saarland University）及奧地利薩爾茨堡大學（University of Salzburg）的研究人員聯手開發出更具環保特性的電池替代品，因為傳統鋰離子電池依賴於鎳和鈷等材料。這兩種關鍵金屬雖然對於鋰離子電池的性能至關重要，尤其是電動車（EV），但卻存在許多顯著缺點，包括毒性問題、高成本及極高的火災風險。
為了解決這一挑戰，德國團隊將細微分散的氧化鐵（Fe2O3）融入微小且高度多孔的空心碳球中。這些碳球由薩爾茨堡大學的副教授Michael Elsaesser博士開發。Elsaesser及其研究團隊在設計碳球時，受到了奧地利傳統糖果Mozartkugeln的啟發，該糖果由開心果、馬爾濟潘和牛軋糖製成，外層包裹著黑巧克力。薩爾蘭大學的團隊將這一創新概念應用到鋰離子電池研究中，將細微分散的鐵融入結構中。
這些碳球的直徑約為250納米（nm），擁有大表面積和強大的電化學容量。團隊利用基於鐵乳酸的可擴展合成方法，將金屬鐵納米顆粒引入空心球的碳框架中。Arnold博士表示，鐵的優勢在於其在全球範圍內的豐富性，理論上具有高儲存容量，且易於回收。該實驗產生了一種穩固的多孔網絡，均勻分佈的鐵納米顆粒使得電池性能逐漸提升。
根據Arnold博士的說法，電池使用的時間越長，其性能表現越好。她指出，納米顆粒中的金屬鐵需要先與氧氣反應，形成氧化鐵，這一過程並非瞬時發生，而是逐步進行。充放電循環大約需300次，才能使所有碳球的空腔填滿氧化鐵，並達到最大儲存容量。然而，在這一機制能夠放大之前，仍需進一步的研究，並且必須加快激活過程，以更快達到全容量。目前，填充氧化鐵的空心球僅被示範作為陽極材料，這意味著仍需配對合適的陰極以形成完整的電池單元。
薩爾蘭大學的能源材料教授Volker Presser博士表示，研究小組對其方法能促進環保緩衝儲存系統的發展充滿信心。同時，這種新材料也將被測試於鈉離子電池上，這是中國汽車製造商已經在推廣的技術。這一合成方法也可以調整以容納其他功能性材料，為先進能源儲存開辟更廣泛的平台。Elsaesser在新聞稿中總結道，這些材料形成了一個多功能技術平台，允許多種其他物質在單一步驟中原位整合到空心球中，為各種技術應用開啟了機遇。這項研究已發表在《材料化學》（Chemistry of Materials）期刊上。
