타이탄산 리튬

Lithium titanate
타이탄산 리튬
Lithium titanate powder.jpg
Li2TiO3.png
__+ __ 4+ __ O2−
이름
기타 이름
메타타탄산 리튬
식별자
  • 12031-82-2 checkY
3D 모델(JSmol)
ECHA InfoCard 100.031.586 Edit this at Wikidata
펍켐 CID
  • InChi=1S/2Li.3O.Ti/q2*+1;3*-2;+4
    키: AXQWGBXVDWYWDE-UHFFFAOYSA-N
  • [Li+][Li+][O-2] [O-2][O-2].[Ti+4]
특성.
리티오23
어금질량 109.76
외관 화이트 파우더[1]
밀도 3.43 g/cm3[2]
녹는점 1,533 °C(2,791 °F, 1,806 K)[1]
구조[3]
모노클린치, mS48, 15번
C2/c
a = 0.505nm, b = 0.876nm, c = 0.968nm
α = 90°°, β = 100°°, γ = 90°°
0.4217 nm3
공식 단위(Z)
8
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

리튬 타이타네이트화학 공식 LiTiO와23 화합물이다. 용해점이 1,533 °C(2,791 °F)인 백색 분말이다.[4]

리튬 타이탄산염은 빠른 재충전 리튬 타이탄산 배터리의 양극 성분이다. 또한 자기 에나멜과 타이탄산염에 기초한 세라믹 절연체에서도 첨가제로 사용된다. 안정성이 좋아 유동성으로 활용되는 경우가 많다.[5] 최근 몇 년 동안 다른 리튬 세라믹과 함께 메타탄산염 자갈은 핵융합 응용에서 삼중수소 번식 물질에 대한 연구 노력의 대상이 되어 왔다.[6]

결정화

가장 안정적인 리튬 타이탄산염 단계는 단핵계에 속하는 β-LiTiO이다23.[7] 고체-솔루션 유형의 거동을 나타내는 고온 입방 페이즈를 γ-LiTiO라고23 하며 1150-1250 °C의 온도보다 역방향으로 형성하는 것으로 알려져 있다.[8] 측정 가능한 입방 위상, γ-LiTiO를23 가진 등구조상 α-LiTiO라고23 하며, 저온에서 형성되며, 400 °C에서 보다 안정적인 β-위상으로 변환된다.[9]

소결 시 사용

소결 과정은 가루를 가져다가 틀에 넣어 녹는점 이하로 가열하는 것이다. 소결은 원자 확산에 바탕을 두고 있으며, 분말 입자의 원자는 주변 입자로 분산되어 결국 고체 또는 다공성 물질을 형성한다.

LiTiO23 파우더는 순도가 높고 소결 능력이 좋은 것으로 밝혀졌다.[10]

음극으로 사용

용융탄산염 연료전지

리튬 타이탄산염은 녹은 탄산 연료 전지를 위한 2층 음극 중 한 층에서 음극으로 사용된다. 이 연료전지는 1층과 2층이라는 두 가지 재료층을 가지고 있어 보다 효율적으로 작동하는 고출력 용융탄산 연료전지의 생산을 가능하게 한다.[11]

리튬이온전지

LiTiO는23 수용성 바인더 및 전도체와 함께 일부 리튬이온 배터리의 음극에 사용된다. LiTiO는23 대용량 음극 전도제인 LiMO2(M=Fe, Mn, Cr, Ni)를 안정화할 수 있어 사용된다. LiTiO와23 전도제(LiMO2)를 층층이 쌓아 음극재료를 만든다. 이 층들은 리튬 확산의 발생을 허용한다.

리튬타이탄산전지

리튬타이탄 배터리는 다른 리튬이온 배터리보다 충전 속도가 훨씬 빠른 충전식 배터리다. 탄소가 아닌 양극 표면에서 리튬타이탄산염을 사용하기 때문에 다른 리튬이온배터리와 다르다. 이것은 리온이 양극으로 들어오고 나가는 데 장벽 역할을 하는 고체 전해질 인터페이스 층을 생성하지 않기 때문에 유리하다. 이를 통해 리튬 타이탄 배터리를 더 빨리 충전할 수 있고 필요할 때 더 높은 전류를 공급할 수 있다. 리튬이온 배터리의 단점은 기존 리튬이온 배터리보다 용량과 전압이 훨씬 낮다는 것이다. 리튬 타이탄 배터리는 현재 배터리 전기 자동차와 다른 전문가용 응용 프로그램에 사용되고 있다.

리튬타이탄산 브리더 분말의 합성

LiTiO23 분말은 가장 일반적으로 탄산리튬, Ti-nitrate 용액, 구연산을 혼합한 후 석회화, 압축, 소결 등의 방법으로 제조된다. 만들어진 나노크리스탈린 소재는 순도와 활동성이 높아 브리더 파우더로 사용된다.[12][11][13]

삼중수소 사육

제안된 ITER 열핵실험 원자로와 같은 핵융합 반응은 삼중수소중수소에 의해 연료가 공급된다. 삼중수소 자원은 가용성이 극도로 제한되어 있으며, 현재 총 자원은 20킬로그램으로 추정되고 있다. 리튬 함유 세라믹 조약돌은 삼중수소 생산을 위한 헬륨 냉각 브리더 이불로 알려진 구성 요소에서 고체 브리더 재료로 사용될 수 있다. [14]번식용 담요는 ITER 원자로 설계의 핵심 구성요소를 구성한다. 그러한 원자로 설계에서 삼중수소는 중성자가 혈장을 떠나 이불 속에서 리튬과 상호작용하여 생성된다. LiTiO와23 함께 LiSiO는44 삼중수소 번식 재료로 매력적이다. 왜냐하면 그것들은 높은 삼중수소 방출, 낮은 활성화, 화학적 안정성을 보이기 때문이다.[6]

참고 항목

참조

  1. ^ a b "Solution based synthesis of mixed-phase materials in the Li2TiO3-Li4SiO4 system" (PDF). Journal of Nuclear Materials. 456: 151–161. 2014. arXiv:1410.7128. doi:10.1016/j.jnucmat.2014.09.028.
  2. ^ Van Der Laan, J.G; Muis, R.P (1999). "Properties of lithium metatitanate pebbles produced by a wet process". Journal of Nuclear Materials. 271–272: 401–404. Bibcode:1999JNuM..271..401V. doi:10.1016/S0022-3115(98)00794-6.
  3. ^ Claverie J, Foussier C, Hagenmuller P. (1966) Bull. Soc. Chim. 244-246년 1월
  4. ^ Li4SiO4 Li2TiO3 시스템의 혼합상 재료 뉴클리드 재료 저널
  5. ^ "Lithium Titanate Fact Sheet". Product Code: LI2TI03. Thermograde. Archived from the original on 23 March 2011. Retrieved 24 June 2010.
  6. ^ a b Hanaor, D. A. H.; Kolb, M. H. H.; Gan, Y.; Kamlah, M.; Knitter, R. (2014). "Solution based synthesis of mixed-phase materials in the Li2TiO3-Li4SiO4 system". Journal of Nuclear Materials. 456: 151–161. arXiv:1410.7128. Bibcode:2015JNuM..456..151H. doi:10.1016/j.jnucmat.2014.09.028.
  7. ^ Vijayakumar M.; Kerisit, S.; Yang, Z.; Graff, G. L.; Liu, J.; Sears, J. A.; Burton, S. D.; Rosso, K. M.; Hu, J. (2009). "Combined 6,7Li NMR and Molecular Dynamics Study of Li Diffusion in Li2TiO3". Journal of Physical Chemistry. 113 (46): 20108–20116. doi:10.1021/jp9072125.
  8. ^ Kleykamp, H (2002). "Phase equilibria in the Li–Ti–O system and physical properties of Li2TiO3". Fusion Engineering and Design. 61: 361–366. doi:10.1016/S0920-3796(02)00120-5.
  9. ^ Laumann, Andreas; Jensen, Ørnsbjerg; Kirsten, Marie; Tyrsted, Christoffer (2011). "In‐situ Synchrotron X‐ray Diffraction Study of the Formation of Cubic Li2TiO3 Under Hydrothermal Conditions". Eur. J. Inorg. Chem. 2011 (14): 2221–2226. doi:10.1002/ejic.201001133.
  10. ^ 사후, B. S; Bhatacharyya, S.; Chaudhuri, P.; Mazumder, R. (2010) "오토믹합성 기법으로 제조된 나노사이즈 LiTiO23 세라믹 브리더 분말의 합성소결" 세라믹 엔지니어링 부서; 루르켈라 국립 기술 연구소.
  11. ^ a b 프로하스카, 아르민 외 연구진(1997) 미국 특허 6,420,062 "용융된 탄산 연료 전지를 위한 이중층 음극 및 같은 생산 방법"
  12. ^ A. Shrivastava, T. Kumar, R. 수클라, P. 차우드후리, Li2TiO3 조약돌 제작, 동결 그란화 및 동결건조법에 의한 제조, Fusion Eng. 168 (2021) 112411. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112411.
  13. ^ Shrivastava, A.; Makwana, M.; Chaudhuri, P.; Rajendrakumar, E. (2014). "Preparation and Characterization of the Lithium Metatitanate Ceramics by Solution-Combustion Method for Indian LLCB TBM". Fusion Science and Technology. 65 (2): 319–324. doi:10.13182/FST13-658.
  14. ^ A. Shrivastava, R. Shukla, P. Chaudhuri, Li2TiO3 세라믹 컴팩트 Fusion Eng의 열전도도에 다공성이 미치는 영향 166 (2021) 112318. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112318.