لیتیوم تیتانات چیست؟

لیتیوم تیتانات ترکیبی با نام اختصاری LTO، ماده ای به شکل پودر سفید رنگ است که جزء آند باتری لیتیوم-تیتانات سریع شارژ می باشد و همچنین به عنوان افزودنی در مینای چینی و بدنه عایق سرامیکی بر اساس تیتانات ها استفاده می شود.از این ماده به دلیل پایداری خوب، اغلب به عنوان شار استفاده می شود. در سال های اخیر، همراه با دیگر سرامیک های لیتیم، سنگریزه های متاتیتانات موضوع تلاش های تحقیقاتی در زمینه پرورش مواد تریتیوم در کاربردهای همجوشی هسته ای بوده است.

پایدارترین فاز لیتیم تیتانات β-Li2TiO3 است که متعلق به سیستم مونوکلینیک می باشد. فاز مکعبی آن با درجه حرارت بالا که رفتار نوع محلول جامد را نشان می دهد، γ نامیده می شود و ثابت شده است که در دمای 1150 تا 1250 درجه سانتی گراد به طور برگشت پذیر بالا تشکیل می شود.یک فاز مکعبی متاستابل، ساختاری با عنوان α-Li2TiO3 نامیده می شود. که در دماهای پایین شکل می گیرد و در دمای 400 درجه سانتی گراد به فاز β پایدارتر تبدیل می شود.

یکی از موارد استفاده از تیتانات لیتیم در پخت می باشد که این فرآیند شامل گرفتن یک پودر، قرار دادن آن در قالب و حرارت دادن آن به زیر نقطه ذوب آن است. پخت بر اساس انتشار اتمی می باشد، اتم های ذرات پودر در ذرات اطراف پخش می شوند و در نهایت یک ماده جامد یا متخلخل ایجاد می کنند. مشخص شده است که پودرهای لیتیم تیتانات دارای خلوص بالا و قابلیت پخت خوب هستند.

لیتیوم تیتانات به عنوان کاتد در لایه یک کاتد دو لایه برای پیل های سوختی کربنات مذاب استفاده می شود. این پیل ها دارای دو لایه 1 و لایه 2 هستند که امکان تولید پیل های سوختی کربنات مذاب با قدرت بالا را فراهم می کند که کارآمدتر عمل می کنند.

ترکیب Li2TiO3 در کاتد برخی از باتری های لیتیوم-یون، همراه با اتصال دهنده آبی و یک عامل رسانا استفاده می شود زیرا می تواند عوامل رسانای کاتدی با ظرفیت بالا را تثبیت کند. عناصر موجود در تیتانات لیتیوم و همچنین عوامل رسانایی ماده LiMO2 به منظور ایجاد مواد کاتدی لایه لایه به کار می روند که این لایه ها امکان انتشار لیتیوم را فراهم می کنند.

کنش های همجوشی، مانند واکنش های ارائه شده در راکتور نشان دهنده حرارتی هسته ای ITER، توسط تریتیوم و دوتریوم تغذیه می شوند. در دسترس بودن منابع تریتیوم بسیار محدود است و مجموع منابع در حال حاضر بیست کیلوگرم برآورد شده است.سنگریزه های سرامیکی حاوی لیتیوم را می توان به عنوان مواد پرورش دهنده جامد در یک جزء معروف به لایه پرورش دهنده خنک شده با هلیوم را برای تولید تریتیوم استفاده کرد. این لایه مولفه اصلی طراحی راکتور ITER را تشکیل می دهد.

در چنین طرح های رآکتوری، تریتیوم توسط نوترون هایی که از پلاسما خارج شده و با لیتیوم موجود در برهم کنش متقابل ایجاد می شود، تولید می شود. تیتانات لیتیم به همراه ترکیب Li4SiO4 به عنوان مواد پرورش دهنده تریتیوم جذاب هستند زیرا انتشار تریتیوم بالا، فعال سازی کم و پایداری شیمیایی را نشان می دهند.