研究人员使用ORNL纳米材料科学中心的原位电化学原子力显微镜（原位EC-AFM），观察在铁电极下如何形成氢氧化铁颗粒（Fe（OH）2），情况类似于充电和放电的过程。对充电和放电反应的深入理解被认为是可充电电池进一步发展到市场成熟的关键。
铁-空气电池（最初提出于20世纪70年代）具有超过1200 Wh/ kg的理论能量密度，相比之下，当前锂离子电池的能量密度约为600 Wh/kg，若将电芯外壳的重量纳入考虑，其能量密度将低于350 Wh/kg。
如果按体积能量密度来比对，铁-空气电池的性能甚至可以比目前的锂离子电池(2000 Wh/ l)高出近5倍。虽然锂-空气电池技术难度大、复杂性较高，但其能量密度可达11,400 Wh/ kg，即使是一些高级电池理论上也只有6000 Wh/ l。对于车辆等众多移动设备而言，体积要求是一项重要参数指标。
铁-空气电池从铁与氧的反应中提取能量。在这个过程中，铁的氧化几乎和生锈过程一样。反应所需的氧气可以从周围的空气中提取出来，因此不需要储存在电池中。这些材料节余是金属空气电池产生高能量密度的原因。
研究人员获得的见解为有针对性地改善电池性能奠定了新的基础。此外，首次验证了电极表面层形成与电化学反应之间的直接联系。
这些积聚物不会降低电池的容量。相反，由于纳米多孔层增加了电极的活性表面积，因此在每次放充电循环后，其容量会小幅提升。得益于该项调查，研究人员首次获得了纳米多孔层增生的清晰脉络图。
然而，距该产品的市场成熟还需一段时间。研究人员在实验室内进行了数千次的充放电试验，尽管铁质隔离电极在运行时并未出现较大的能量损耗，但铁-空气电池在采用空气电极作为电池的相反极后，充放电只持续了20至30次循环。
该项目被纳入到高温和高能量密度材料项目范畴内，由德国联邦教育和研究部门资助，并通过ORNL和Julich之间的合作协议实现。自2008年以来，两家机构就一直在各科学领域密切合作。
