Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Лития титанат
Порошок титаната лития.jpg
Li2TiO3.png
__ Li +      __ Ti 4+      __ O 2-
Имена
Другие имена
Метатитанат лития
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ECHA InfoCard100.031.586 Отредактируйте это в Викиданных
  • InChI = 1S / 2Li.3O.Ti / q2 * + 1; 3 * -2; +4
    Ключ: AXQWGBXVDWYWDE-UHFFFAOYSA-N
  • [Li +]. [Li +]. [O-2]. [O-2]. [O-2]. [Ti + 4]
Характеристики
Li 2 TiO 3
Молярная масса109,76
ВнешностьБелый порошок [1]
Плотность3,43 г / см 3 [2]
Температура плавления1533 ° C (2791 ° F, 1806 K) [1]
Структура [3]
Моноклиника, МС48 , №15
C2 / c
a  = 0,505 нм, b  = 0,876 нм, c  = 0,968 нм
α = 90 °°, β = 100 °°, γ = 90 °°
0,4217 нм 3
8
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Титанат лития представляет собой соединение с химической формулой Li 2 TiO 3 . Это белый порошок с температурой плавления 1533 ° C (2791 ° F). [4]

Титанат лития является анодным компонентом быстро перезаряжаемой литий-титанатной батареи . Он также используется в качестве добавки в фарфоровые эмали и керамические изоляционные материалы на основе титанатов. Его часто используют в качестве флюса из-за его хорошей стабильности. [5] В последние годы, наряду с другой литиевой керамикой, метатитанатная галька была предметом исследовательских усилий по созданию материалов для воспроизводства трития в приложениях ядерного синтеза. [6]

Кристаллизация [ править ]

Наиболее стабильной фазой титаната лития является β-Li 2 TiO 3 , относящийся к моноклинной системе . [7] Высокотемпературная кубическая фаза, проявляющая поведение типа твердого раствора, называется γ-Li 2 TiO 3 и, как известно, обратимо образуется при температурах выше 1150-1250 ° C. [8] Метастабильная кубическая фаза, изоструктурная γ-Li 2 TiO 3 , называется α-Li 2 TiO 3 ; он образуется при низких температурах и переходит в более стабильную β-фазу при 400 ° C. [9]

Использование в спекании [ править ]

В процессе спекания порошок помещается в форму и нагревается до температуры ниже точки плавления . Спекание основано на атомной диффузии, атомы в частицах порошка диффундируют в окружающие частицы, в конечном итоге образуя твердый или пористый материал.

Было обнаружено, что порошки Li 2 TiO 3 имеют высокую чистоту и хорошую спекаемость. [10]

Используется как катод [ править ]

Топливные элементы с расплавленным карбонатом [ править ]

Титанат лития используется в качестве катода в первом слое двухслойного катода для топливных элементов с расплавом карбоната . Эти топливные элементы имеют два слоя материала, слой 1 и слой 2, которые позволяют производить топливные элементы с расплавленным карбонатом большой мощности, которые работают более эффективно. [11]

Литий-ионные батареи [ править ]

Li 2 TiO 3 используется в катоде некоторых литий-ионных батарей вместе с водным связующим и проводящим агентом. Li 2 TiO 3 используется потому, что он способен стабилизировать катодные проводящие агенты с высокой емкостью; LiMO 2 (M = Fe, Mn, Cr, Ni). Li 2 TiO 3 и проводящие агенты (LiMO 2 ) нанесены слоями, чтобы создать катодный материал. Эти слои допускают диффузию лития.

Литий-титанатная батарея [ править ]

Литий-титанат батареи является аккумуляторная батарея , которая намного быстрее , чем другие заряда литий-ионных батарей. Он отличается от других литий-ионных батарей тем, что на поверхности анода используется титанат лития, а не углерод. Это выгодно, потому что не создает твердый слой поверхности раздела электролита, который действует как барьер для входа и выхода Li-иона на анод и из него. Это позволяет заряжать литий-титанатные батареи быстрее и при необходимости обеспечивать более высокие токи. Недостатком литий-титанатной батареи является гораздо меньшая емкость и меньшее напряжение, чем у обычной литий-ионной батареи. Литий-титанатная батарея в настоящее время используется в аккумуляторных электромобилях и других специализированных приложениях.

Синтез порошка-размножителя титаната лития [ править ]

Порошок Li 2 TiO 3 обычно получают путем смешивания карбоната лития , раствора нитрата Ti и лимонной кислоты с последующим прокаливанием , уплотнением и спеканием . Созданный нанокристаллический материал используется в качестве порошка-размножителя из-за его высокой чистоты и активности. [11] [12]

Выращивание трития [ править ]

В реакциях термоядерного синтеза, например, в предлагаемом термоядерном демонстрационном реакторе ИТЭР , используются тритий и дейтерий . Ресурсы трития чрезвычайно ограничены в их доступности, а общие ресурсы в настоящее время оцениваются в двадцать килограммов. Литийсодержащие керамические камешки можно использовать в качестве твердых материалов-размножителей в компоненте, известном как охлаждаемое гелием одеяло - размножитель для производства трития. Бланкет воспроизводства является ключевым компонентом конструкции реактора ИТЭР. В таких конструкциях реакторов тритий производится нейтронами, покидающими плазму и взаимодействующими с литием в бланкете. Li 2 TiO 3 вместе с Li 4 SiO 4являются привлекательными в качестве материалов для воспроизводства трития, поскольку они демонстрируют высокое выделение трития, низкую активацию и химическую стабильность. [6]

См. Также [ править ]

  • Литиевая батарея

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b "Решение на основе синтеза материалов смешанной фазы в системе Li 2 TiO 3 -Li 4 SiO 4 " (PDF) . Журнал ядерных материалов . 456 : 151–161. 2014. DOI : 10.1016 / j.jnucmat.2014.09.028 .
  2. ^ Ван Дер Лаан, JG; Муис, Р.П. (1999). «Свойства гальки из метатитаната лития, полученной мокрым способом». Журнал ядерных материалов . 271–272: 401–404. Bibcode : 1999JNuM..271..401V . DOI : 10.1016 / S0022-3115 (98) 00794-6 .
  3. ^ Claverie J., Foussier С., Hagenmuller P. (1966) Bull. Soc. Чим. Пт. 244-246
  4. ^ Смешанные фазовые материалы в системе Li4SiO4 Li2TiO3 Журнал Nucl Materials
  5. ^ "Информационный бюллетень по титанату лития" . Код товара: LI2TI03 . Термоград. Архивировано из оригинального 23 марта 2011 года . Проверено 24 июня 2010 года .
  6. ^ а б Ханаор, ДАХ; Колб, MHH; Gan, Y .; Камлах, М .; Вязальщица, Р. (2014). «Синтез смешанных фаз в системе Li 2 TiO 3 -Li 4 SiO 4 на основе раствора ». Журнал ядерных материалов . 456 : 151–161. arXiv : 1410,7128 . Bibcode : 2015JNuM..456..151H . DOI : 10.1016 / j.jnucmat.2014.09.028 .
  7. ^ Виджаякумар М .; Kerisit, S .; Ян, З .; Graff, GL; Liu, J .; Sears, JA; Бертон, SD; Россо, КМ; Ху, Дж. (2009). «Совместное исследование 6,7Li ЯМР и молекулярной динамики диффузии Li в Li 2 TiO 3 ». Журнал физической химии . 113 (46): 20108–20116. DOI : 10.1021 / jp9072125 .
  8. ^ Kleykamp, H (2002). «Фазовые равновесия в системе Li – Ti – O и физические свойства Li2TiO3». Fusion Engineering and Design . 61 : 361–366. DOI : 10.1016 / S0920-3796 (02) 00120-5 .
  9. ^ Лауманн, Андреас; Jensen, Ørnsbjerg; Кирстен, Мари; Тырстед, Кристоффер (2011). "In-situ синхротронное рентгенографическое исследование образования кубического Li 2 TiO 3 в гидротермальных условиях". Евро. J. Inorg. Chem . 2011 (14): 2221–2226. DOI : 10.1002 / ejic.201001133 .
  10. ^ Саху, Б. S; Bhatacharyya, S .; Chaudhuri, P .; Мазумдер, Р. (2010) "Синтез и спекание наноразмерного керамического порошка-размножителя Li 2 TiO 3, полученного методом автожжигания" . Отдел Керамической инженерии; Национальный технологический институт, Руркела.
  11. ^ а б Прохаска, Армин и др. (1997) Патент США 6,420,062 «Двухслойный катод для топливных элементов с расплавленным карбонатом и способ его производства».
  12. ^ Шривастава, А .; Makwana, M .; Chaudhuri, P .; Раджендракумар, Э. (2014). «Приготовление и определение характеристик керамики из метатитаната лития методом сжигания в растворе для индийского LLCB TBM». Наука и технология термоядерного синтеза . 65 (2): 319–324. DOI : 10.13182 / FST13-658 .