（CN）-隨著全球需求增加，制造電池所需的礦物資源可能會變得緊張，但佐治亞理工學院的研究人員表示，他們可能已經找到了傳統鋰電池結構的可行替代方案。

佐治亞理工學院科學家說，新的研究表明，使用鉀和鈉制成的電池有希望-甚至可能比鋰更好-用于電池儲能。

該小組周二在Joule雜志發表了一項研究報告，概述了對鉀和鈉電池的研究。它表示，鉀和鈉不是電池制造的首選離子的原因之一是它們比其他離子如鋰更容易衰減。

“但我們發現并非總是如此，”喬治W.伍德拉夫機械工程學院助理教授馬修麥克道爾在一份聲明中表示。

科學家研究了三種離子-鋰，鈉和鉀-與礦物黃鐵礦顆粒的反應。他們發現黃鐵礦在與鈉和鉀反應過程中更加穩定，這也許表明基于鈉離子或鉀離子的電池可能比以前想象的壽命長得多。

當電池充電和放電時，離子與構成電池電極的顆粒發生反應并穿透顆粒。研究表明，這個過程導致電極顆粒的體積變化很大，通常會將它們分解成小塊。由于鈉和鉀離子比鋰大，因此認為這些離子導致電池電極更多的降解。

鋰離子電池具有高功率密度和相對較低的成本，使其成為便攜式電子設備，電網以及不斷增長的混合動力和電動車輛的能量存儲的最佳選擇。

根據美國地質調查局的資料，電池占全球鋰消費量的39％。

喬治亞理工學院的科學家通過電子顯微鏡觀察化學反應，使用鉀，鋰和鈉以及硫化鐵電池電極。根據研究，他們發現硫化鐵在與鈉和鉀反應時比在鋰中更穩定。

喬治亞理工學院的研究生MattheeBoebinger說：“我們看到了一個非常強大的反應，沒有斷裂-這表明這種材料和其他類似材料可以用于這些新型電池，并且具有更高的穩定性。”

電池有三個主要組成部分-陰極，陽極和電解質溶液。當陰極和陽極連接時，電子從陽極流向陰極，產生電流。

鋰通常存在于電池的陰極中，而電解質通常以鋰鹽的形式存在。陽極材料通常是碳基的，通常是石墨。鋰離子電池能夠產生比堿性電池多兩倍的功率。

“鋰電池現在仍然是最具吸引力的，因為它們的能量密度最高。你可以在這個空間打包很多能量，“McDowell說。“鈉電池和鉀電池在這一點上沒有更多的密度，但它們是基于地球上比鋰鋰電池豐富1000倍的元素。所以他們未來可能會便宜得多，這對于大規模儲能-為家庭或未來的電網提供后備電源非常重要。“

根據美國地質調查局的數據，2016年全球鋰產量增加了約12％，以應對電池應用需求的增加。

鋰儲量分布在五大洲-北美，南美，非洲，亞洲和澳大利亞。南美洲集中度最高，約占全球鋰儲量的66％。

有兩種生產鋰的主要方式：鹽水和硬石礦。使用鹽水時，礦物質已經濃縮在水溶液中并且是可提取的。世界各地都有發現偉晶巖的硬石供應鋰，但富鋰礦的花崗巖偉晶巖不常見，占全球偉晶巖礦床的1％以下。

智利是世界第二大鋰生產國，鋰儲量位居第一。它的儲量保存在鹽水礦藏中，主要礦藏是撒拉族德阿塔卡馬。該地區面積約3000平方公里，估計有680萬噸鋰儲量。

去年秋天，斯坦福大學科學家發布的研究表明，北美周圍火山可能存在更多的鋰儲量，這可能有助于減少美國對國際鋰供應的依賴。

盡管目前鋰的年消耗量與估計的全球可提取鋰儲量相比較小，但斯坦福大學的研究人員表示，到2030年鋰的需求可能變得至關重要。在移動電子設備和混合動力及電動汽車中使用鋰離子電池需要發現新的鋰資源以滿足不斷增長的需求并實現全球鋰供應鏈的多元化。

斯坦福大學的研究表明，保存在火山口內的超火山湖沉積物具有大量鋰粘土沉積的潛力。