美国威斯康辛大学麦迪逊分校(University of Wisconsin–Madison)与布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory；BNL)的研究人员们携手开发出一款新型的 X射线成像技术，用于研究锂离子充电电池在含氟化铁时的电化学反应；这种含氟化铁的锂离子电池据称能够储存较现有电池更高三倍的容量。
“氟化铁具有让传统锂离子电池储存量提高三倍的潜力，”威斯康辛大学麦迪逊分校化学系教授Song Jin解释，“然而，我们还未能发掘其真正的潜力。”
Song Jin与该校研究生Linsen Li及其他研究人员们在布鲁克海文国家实验室全国同步加速器光源(NSLS)中，采用先进的穿透式X射线显微技术进行实验。研究人员们从填满氟化铁的实际钮扣电池中收集电池循环期间的化学地图，以确定电池性能。研究结果刊登在《自然通讯》(Nature Communications)期刊中。

化学相图显示氟化铁微丝从0%放电(左)、50%(中)到95%(右)的电化学放电过程。
“过去，我们无法真的了解氟化铁在电池反应期间发生什么情况，因为其他电池元件妨碍了精确影像的取得，”Li说。
藉由考虑可能混淆影像的背景讯号，研究人员们就能够以奈米级的准确度，显示与测量氟化铁在充电与放电时的化学变化。
在可充电的锂离子电池中加入氟化铁，为科学家们带来了两项挑战。首先是无法以其现有的形式完全充电。
“这就像你的智慧型手机如果第一次仅能充电一半左右的电量，以后就会更少了，”Li说，“消费者宁可选择一个可持续100%充电的电池。”
透过这种新型的X射线成像方法，以奈米级精确度检视氟化铁在电池中的转变，能够精确定位到每一个化学反应，使研究人员们得以瞭解为什么会发生容量衰减的情形。
Li说，“以奈米级分析X射线资料，让我们能够利用较以往更准确的方法来掌握其电化学反应，并确定氟化铁在具有多孔微结构时具有更佳性能。”
第二个挑战是氟化铁电池材料放电时并不像充电那样完全，导致能源利用效率降低。目前的研究已经针对这个问题提出一些初步的看法了，Jin和Li计划在未来的实验中解决这项挑战。
这项研究的结果带来了一些影响，例如更长效的电池延长了可携式电子装置的使用时间。不过，Jin还看好未来更广泛的其他应用范围。
“如果我们能让这些低成本和丰富的氟化物铁锂离子电池材料发挥最佳性能与效率，就能够为电动车与微电网推动大规模的可再生能源储存技术进展，”Jin说。
Jin认为，新式X射线成像技术还将促进其它重要的固态变化的技术研究，并有助于改善无机陶瓷与薄膜太阳能电池的制造过程。
该实验的其他研究人员还包括Yu-chen Karen Chen-Wiegart、Feng Wang、Jun Wang以及在Beamline X8C、NSLS与BNL的合作夥伴们。