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| 名前 | |
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| その他の名前
メタチタン酸リチウム
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3Dモデル（JSmol）
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| ECHA 情報カード | 100.031.586 |
パブケム CID
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| リチウムチタン酸化物 | |
| モル質量 | 109.76 |
| 外観 | 白色粉末[1] |
| 密度 | 3.43 g/cm3 [ 2] |
| 融点 | 1,533 °C (2,791 °F; 1,806 K) [1] |
| 構造[3] | |
| 単斜晶系、mS48、No.15 | |
| C2/c | |
a = 0.505 nm、b = 0.876 nm、c = 0.968 nm α = 90°°、β = 100°°、γ = 90°°
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格子体積（V）
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0.4217 nm 3 |
数式単位( Z )
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8 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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チタン酸リチウムは、リチウム、チタン、酸素の化合物です。混合酸化物であり、チタン酸塩に属します。最も重要なチタン酸リチウムは次のとおりです。
- チタン酸リチウムスピネル、Li 4 Ti 5 O 12および Li 7 Ti 5 O 12までの関連化合物。これらのチタン酸塩はチタン酸リチウム電池に使用されます。
- メタチタン酸リチウムは、化学式Li 2 TiO 3の化合物で、融点は1,533℃（2,791℉）です。[4]核融合用途のトリチウム増殖材料としての用途が期待される白色粉末です。
その他のチタン酸リチウム、すなわちLi 2 O-TiO 2系の混合酸化物は以下のとおりです。
- オルトチタン酸リチウム Li 4 TiO 4、融点1,200 °C (2,190 °F) [4]
- ラムスデライトチタン酸リチウムLi 2 Ti 3 O 7およびLi x TiO 2 (0≦ x ≦0.57)はラムスデライト構造を持つ。[5]
メタチタン酸リチウム
メタチタン酸リチウムは、化学式Li 2 TiO 3の化合物です。融点は1,533 °C（2,791 °F）の白色粉末です。[4]また、チタン酸塩をベースにしたエナメル やセラミック絶縁体の添加剤としても使用されています。安定性に優れているため、フラックスとしてよく使用されています。[ 6]近年、他のリチウムセラミックとともに、メタチタン酸ペブルは、核融合用途のトリチウム増殖材料に向けた研究対象となっています。 [7]
結晶
最も安定したチタン酸リチウム相は、単斜晶系に属するβ-Li 2 TiO 3である。[8]固溶体型の挙動を示す高温立方相はγ-Li 2 TiO 3と呼ばれ、1150〜1250℃以上の温度で可逆的に形成されることが知られている。[9] γ-Li 2 TiO 3と等構造の準安定立方相はα-Li 2 TiO 3 と呼ばれ、低温で形成され、400℃に加熱するとより安定したβ相に変化する。[10]
焼結における用途
焼結プロセスは、粉末を型に入れて融点以下に加熱することです。焼結は原子拡散に基づいており、粉末粒子内の原子が周囲の粒子に拡散して、最終的に固体または多孔質の材料を形成します。
Li2TiO3粉末は純度が高く、焼結性に優れていることが発見されました。[ 11 ]
カソードとしての使用
溶融炭酸塩燃料電池
チタン酸リチウムは、溶融炭酸塩燃料電池の二層カソードの第1層のカソードとして使用されます。これらの燃料電池は、第1層と第2層の2つの材料層で構成されており、より効率的に動作する高出力の溶融炭酸塩燃料電池の製造を可能にします。[12]
リチウムイオン電池
Li 2 TiO 3は、水性バインダーおよび導電剤とともに、一部のリチウムイオン電池のカソードに使用されています。Li 2 TiO 3が使用されるのは、高容量カソード導電剤である LiMO 2 (M=Fe、Mn、Cr、Ni) を安定化できるためです。Li 2 TiO 3と導電剤 (LiMO 2 ) は、カソード材料を作成するために層状に重ねられています。これらの層により、リチウム拡散が可能になります。
チタン酸リチウム電池
チタン酸リチウム電池は、他のリチウムイオン電池よりもはるかに速く充電できる充電式電池です。他のリチウムイオン電池と異なるのは、陽極表面に炭素ではなくチタン酸リチウムを使用している点です。これは、陽極へのリチウムイオンの出入りを遮断する固体電解質界面層を作らないという利点があります。これにより、チタン酸リチウム電池はより速く充電でき、必要に応じてより高い電流を供給できます。チタン酸リチウム電池の欠点は、従来のリチウムイオン電池よりも容量と電圧がはるかに低いことです。チタン酸リチウム電池は現在、電気自動車[要出典]やその他の特殊な用途に使用されています。
トリチウム増殖
提案されているITER熱核融合実証炉のような核融合反応は、トリチウムと重水素によって燃料が供給される。トリチウム資源の入手可能性は極めて限られており、現在、総資源量は20キログラムと推定されている。リチウム含有セラミックペブルは、トリチウム製造用のヘリウム冷却増殖ブランケットと呼ばれる部品の固体増殖材料として使用することができる。 [13]増殖ブランケットは、ITER原子炉設計の重要な構成要素である。このような原子炉設計では、トリチウムはプラズマから出た中性子がブランケット内のリチウムと相互作用することによって生成される。Li 2 TiO 3はLi 4 SiO 4とともに、トリチウム放出量が高く、放射化が低く、化学的に安定しているため、トリチウム増殖材料として魅力的である。[7]
チタン酸リチウム増殖粉末の合成
Li 2 TiO 3粉末は、炭酸リチウム、硝酸チタン溶液、クエン酸を混合し、焼成、圧縮、焼結することによって最も一般的に製造される。生成されたナノ結晶材料は、その高純度と高活性のため、増殖粉末として使用される。[14] [12] [15]
参照
参考文献
- ^ ab Hanaor, Dorian AH; Kolb, Matthias HH; Gan, Yixiang; Kamlah, Marc; Knitter, Regina (2014). 「Li 2 TiO 3 -Li 4 SiO 4 系における混合相材料の溶液ベース合成」。Journal of Nuclear Materials。456 : 151–161。arXiv : 1410.7128。Bibcode : 2015JNuM..456..151H。doi : 10.1016 / j.jnucmat.2014.09.028。S2CID 94426898 。
- ^ Van Der Laan, JG; Muis, RP (1999). 「湿式法で製造したメタチタン酸リチウムペブルの特性」. Journal of Nuclear Materials . 271–272: 401–404. Bibcode :1999JNuM..271..401V. doi :10.1016/S0022-3115(98)00794-6.
- ^ Claverie J.、Foussier C.、Hagenmuller P. (1966) Bull.社会チム。神父様244-246
- ^ abc Dorian Hanaor; Matthias Kolb; Yixiang Gan; Marc Kamlah; Regina Knitter (2014). 「Li4SiO4 Li2TiO3 システムの混合相材料」Journal of Nucl Materials 456 : 151–166.
- ^ 露本 功、森口 匠（2015年10月）。「ラムスデライトLixTiO2アノード材料の合成とリチウム挿入特性」。Materials Research Bulletin。70：748–752。doi ：10.1016/ j.materresbull.2015.06.014。
- ^ 「リチウムチタン酸塩ファクトシート」。製品コード: LI2TI03。サーモグレード。2011年3月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年6月24日閲覧。
- ^ ab Hanaor, DAH; Kolb, MHH; Gan, Y.; Kamlah, M.; Knitter, R. (2014). 「Li 2 TiO 3 -Li 4 SiO 4系における混合相材料の溶液ベース合成」. Journal of Nuclear Materials . 456 : 151–161. arXiv : 1410.7128 . Bibcode :2015JNuM..456..151H. doi :10.1016/j.jnucmat.2014.09.028. S2CID 94426898.
- ^ Vijayakumar M.; Kerisit, S.; Yang, Z.; Graff, GL; Liu, J.; Sears, JA; Burton, SD; Rosso, KM; Hu, J. (2009). 「6,7Li NMR と分子動力学を組み合わせた Li 2 TiO 3中の Li 拡散の研究」。Journal of Physical Chemistry . 113 (46): 20108–20116. doi :10.1021/jp9072125.
- ^ Kleykamp, H (2002). 「Li–Ti–O 系の相平衡と Li2TiO3 の物理的特性」. Fusion Engineering and Design . 61 : 361–366. doi :10.1016/S0920-3796(02)00120-5.
- ^ ローマン、アンドレアス;ジェンセン、オルンスビョルク。キルスティン、マリー。ティルステッド、クリストファー (2011)。 「水熱条件下での立方晶Li 2 TiO 3の形成に関するその場シンクロトロンX線回折研究」。ユーロ。 Ｊ．Ｉｎｏｒｇ．化学。2011 (14): 2221–2226。土井：10.1002/ejic.201001133。
- ^ A. Shrivastava; T. Kumar; R. Shukla; P. Chaudhuri (2021年7月). 「凍結造粒法と凍結乾燥法によるLi2TiO3ペブル製造」. Fusion Eng. Des . 168 :112411. doi :10.1016/j.fusengdes.2021.112411. S2CID 233544019. 2022年3月27日閲覧。
- ^ ab Prohaska、Armin et al. (1997)米国特許 6,420,062「溶融炭酸塩燃料電池用二重層カソードおよびその製造方法」
- ^ A. Shrivastava、R. Shukla、P. Chaudhuri（2021年5月）。「Li2TiO3セラミックコンパクトの熱伝導率に対する多孔度の影響」。Fusion Eng. Des . 166：112318。doi ： 10.1016/j.fusengdes.2021.112318。S2CID 234865541 。
- ^ A. Shrivastava、T. Kumar、R. Shukla、P. Chaudhuri、「凍結造粒法と凍結乾燥法によるLi2TiO3ペブルの製造」、Fusion Eng. Des. 168 (2021) 112411。https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112411。
- ^ Shrivastava, A.; Makwana, M.; Chaudhuri, P.; Rajendrakumar, E. (2014). 「インド LLCB TBM 向け溶液燃焼法によるリチウムメタチタン酸セラミックスの製造と特性評価」. 核融合科学技術. 65 (2): 319–324. Bibcode :2014FuST...65..319S. doi :10.13182/FST13-658. S2CID 123286397.
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