传统锂离子电池因使用镍、钴等有环境争议的材料及有毒溶剂涂层而面临挑战。萨尔兰大学的研究团队近期在环保电池技术方面取得重要进展，通过将氧化铁纳米颗粒嵌入多孔空心碳球结构，开发出具有更高储能容量的新型电极材料。相关研究成果已发表于《Chemistry of Materials》学术期刊。

这种被称为碳球凝胶的材料由萨尔茨堡大学研发，其直径约250纳米的空心结构提供了巨大的表面积。材料科学家Stefanie Arnold表示：“我们的研究重点是通过化学合成方法在球体内部空腔中填充合适的金属氧化物。”研究团队在测试二氧化钛后，最终选择了储量丰富、环境友好的氧化铁作为核心材料。

“铁元素具有多重优势：全球分布广泛，理论上可实现高储能密度，且回收过程相对简便，”Arnold博士在与能源材料专家Volker Presser教授的合作中指出。研究采用乳酸铁基合成工艺，成功将铁纳米颗粒均匀分散于碳球凝胶的多孔网络中。特别值得注意的是，这种铁锈电池的储能能力在使用过程中持续提升，经过约300次充放电循环后达到峰值容量。Arnold解释道：“这是因为金属铁需要逐步与氧气反应形成氧化铁，电化学活化过程是渐进式的。”

目前这项铁锈电池技术仍处于发展阶段，需要进一步优化活化速度以缩短达到最大容量的时间。当前材料主要用作电池负极，配套正极材料的研发仍在进行中。Presser教授表示：“我们相信这项技术将为可再生能源存储系统提供环保解决方案。”该材料平台同时具备应用于钠离子电池的潜力，相关测试已经展开。

作为EnFoSaar大型科研项目的重要组成部分，研究团队同时致力于电池回收技术的创新。该项目获得萨尔兰州2300万欧元资助，旨在通过材料循环利用和系统化设计，推动可持续能源存储系统的发展。Arnold强调：“建立高效的回收体系和闭环材料系统，对减少资源消耗和供应链浪费至关重要。”