Eine neue Ära der Batterien aus Eisen?

Eisen, eines der häufigsten und zugleich seltensten Metalle der Erde, hat Wissenschaftler überrascht. Ein Team der Stanford University hat eine Methode entdeckt, Eisen in einen bisher unbekannten Energiezustand zu versetzen. Dieser Durchbruch könnte die Zukunft von Lithium-Ionen-Batterien und anderen Energietechnologien grundlegend verändern.

Die Forschungsergebnisse zeigen, dass Eisen bis zu fünf Elektronen abgeben und wieder aufnehmen kann, im Vergleich zu den bisher angenommenen zwei oder drei. Das bedeutet, dass Batterien leistungsstärker und kostengünstiger werden könnten als solche auf Kobalt- oder Nickelbasis. Die Entdeckung könnte auch Auswirkungen auf andere Technologien wie MRT-Geräte, Magnetschwebebahnen und Supraleiter haben.

Drei Doktoranden der Stanford University, Hari Ramachandran, Edward Mu und Eder Lomeli, leiteten ein 23-köpfiges Forscherteam aus den USA, Japan und Südkorea. Die entscheidende Innovation war die Nanostruktur einer Verbindung aus Lithium, Eisen, Antimon und Sauerstoff. Durch die Verkleinerung der Partikel auf 0,3–0,4 Mikrometer ermöglichten sie den Eisenatomen den Austausch von fünf Elektronen, ohne die Kristallstruktur zu zerstören.

Lomelis Analyse der Röntgenspektren bestätigte die Schlüsselrolle des Sauerstoffs. „Es geht um das koordinierte Zusammenspiel der gesamten Struktur“, erklärte er. Tests am SLAC-Zentrum zeigten, dass sich die Verbindung beim Laden leicht verbiegt, aber stabil bleibt. Wann die Innovation in der Praxis Anwendung finden wird, ist noch unklar.