Forscher der Stanford University haben neue Fortschritte auf dem Gebiet eisenbasierter Batteriematerialien erzielt. Ein interdisziplinäres Team unter der Leitung der drei Doktoranden Harry Ramachandran, Edward Mue und Edel Lomeli hat erfolgreich ein eisenbasiertes Batteriematerial entwickelt, das höhere Energiezustände erreichen kann. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift *Nature Materials* veröffentlicht.

Das Forschungsteam bestand aus 23 Wissenschaftlern von drei US-amerikanischen Universitäten, vier nationalen Laboratorien sowie Forschungseinrichtungen in Japan und Südkorea. Aufbauend auf einer 2018 von Stanford-Absolvent William Ghent aufgestellten Theorie, nutzten sie ein sorgfältig entwickeltes Lösungsverfahren, um winzige Kristalle mit einem Durchmesser von nur 300–400 Nanometern zu züchten. Dadurch konnte das eisenbasierte Batteriematerial beim Laden und Entladen reversibel fünf Elektronen abgeben und wieder aufnehmen, wobei die Kristallstrukturstabilität erhalten blieb. Lomeli bestätigte mittels Spektralmodellierung, dass sich „die Atome in diesem hochgeordneten Material wie ein einheitliches Ganzes verhalten“.

Die direkteste Anwendung dieser Entdeckung eisenbasierter Batteriematerialien liegt im Bereich der Lithium-Ionen-Batterien. Forscher synthetisierten ein Kathodenmaterial aus Lithium, Eisen, Antimon und Sauerstoff, das in ersten Tests im gemeinsamen Batteriezentrum der Stanford University und des SLAC National Accelerator Laboratory stabile Hochspannungseigenschaften aufwies. Ramachandran erklärte: „Hochspannungskathoden auf Eisenbasis können den Zielkonflikt zwischen hoher Spannung und teuren Metallen, der bei bisherigen Kathodenmaterialien auftrat, vermeiden.“

Über die Energiespeicherung hinaus könnten die Forschungsergebnisse zu diesem eisenbasierten Batteriematerial auch die Entwicklung von Magnetresonanztomographen und Magnetschwebetechnik vorantreiben. In Zusammenarbeit mit mehreren nationalen Laboren in den USA beobachtete das Forschungsteam mithilfe von Röntgen- und Neutronenstrahlanalysen, dass dieses Nanomaterial seine Integrität beibehält, indem es sich während des Lade- und Entladevorgangs leicht biegt und so strukturellen Veränderungen anpasst. Aktuell arbeitet das Forschungsteam an der Suche nach alternativen Materialien zu Antimon, um die kommerzielle Anwendung dieses eisenbasierten Batteriematerials zu ermöglichen.

Weitere Informationen: Hari Ramachandran et al., „FeIII/V-Redoxpaare in interkalierten Elektroden“, *Nature Materials* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Nature Materials*