Voir la source de Titanate de lithium

{{Infobox Chimie
 | nom = Titanate de lithium
 | image = Li2TiO3.png
 | taille image = 175
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 | image2 = Lithium titanate powder.jpg
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 | images = <!--[[Fichier:|130px]][[Fichier:|130px]]<br />-->
 | légende = <span style="color:#FF9900; background:#FF9900;">__</span> [[Lithium|Li{{exp|+}}]] &nbsp; &nbsp; <span style="color:#C0C0C0;background:#C0C0C0;">__</span> [[Titane|Ti{{exp|4+}}]] &nbsp; &nbsp; <span style="color:#FF0000;background:#FF0000;">__</span> [[Oxygène|O{{exp|2−}}]]<br>[[Structure cristalline]] du titanate de lithium
<!-- Général -->
 | DCI = 
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 | nomSystematique = 
 | synonymes = métatitanate de lithium
 | CAS = {{CAS|1|2|0|3|1|8|2|2}}
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 | StdInChI = 1S/2Li.3O.Ti/q2*+1;;2*-1;
 | StdInChIKey = GLUCAHCCJMJHGV-UHFFFAOYSA-N
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<!-- Propriétés chimiques -->
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<!-- Propriétés physiques -->
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{{Lien web
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 | url         = https://www.americanelements.com/lithium-titanate-12031-82-2
 | titre       = Lithium Titanate
 | site        = americanelements.com
 | consulté le = 19 septembre 2020
}}.</ref>
 | ebullition = {{tmp||°C}}
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<!-- Thermochimie -->
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<!-- Propriétés biochimiques -->
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<!-- Cristallographie -->
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 | parametresMaille = {{nobr|''a'' {{=}} {{unité/2|504.1|pm}}}}, {{nobr|''b'' {{=}} {{unité/2|880.6|pm}}}}, {{nobr|''c'' {{=}} {{unité/2|972.6|pm}}}}, {{nobr|''β'' {{=}} 100,0°}} 
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<!-- Propriétés optiques -->
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<!-- Précautions -->
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<!-- Écotoxicologie -->
 | DL50 = <!-- {{Unité/2||mg||kg|-1}} (souris, [[Ingestion|oral]]) <br /> (souris, [[Injection intraveineuse|i.v.]]) <br /> (souris, [[sous-cutané|s.c.]]) <br /> (souris, [[intrapéritonéal|i.p.]]) -->
 | CL50 = 
 | LogP = <!--([[octanol]]/eau)-->
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<!-- Données pharmacocinétiques -->
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<!-- Considérations thérapeutiques -->
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<!-- Composés apparentés -->
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<!-- Supplément -->
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}}<!-- ----------------------------- Fin de l'infoboîte ----------------------------- -->
Le '''titanate de lithium''' est un [[composé chimique]] de [[Formule chimique|formule]] {{fchim|Li|2|TiO|3}}. Il se présente comme un solide blanc cristallisé [[Fusion (physique)|fondant]] entre {{unité|1520|et=1564|°C}} et dont la [[masse volumique]] à température ambiante vaut {{unité|3.43|g/cm3}}. Il s'agit d'une [[Céramique technique|céramique]] dont la [[Phase (matière)|phase]] la plus stable, notée β-{{fchim|Li|2|TiO|3}}, [[cristal]]lise dans le [[Système cristallin monoclinique|système monoclinique]]<ref name="10.1021/jp9072125">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = M. Vijayakumar, Sebastien Kerisit, Zhenguo Yang, Gordon L. Graff, Jun Liu, Jesse A. Sears, Sarah D. Burton, Kevin M. Rosso et Jianzhi Hu
 | titre       = Combined {{exp|6,7}}Li NMR and Molecular Dynamics Study of Li Diffusion in {{fchim|Li|2|TiO|3}}
 | périodique  = The Journal of Physical Chemistry
 | volume      = 113
 | numéro      = 46
 | jour        = 27
 | mois        = octobre
 | année       = 2009
 | pages       = 20108-20116
 | url texte   = https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jp9072125
 | consulté le = 19 septembre 2020
 | doi         = 10.1021/jp9072125
 | pmid        = 
 | bibcode     = 
}}</ref> avec le [[groupe d'espace]] ''C''2/''c'' ({{n°|15}}) et les [[Paramètre cristallin|paramètres cristallins]] {{nobr|''a'' {{=}} {{unité/2|504.1|pm}}}}, {{nobr|''b'' {{=}} {{unité/2|880.6|pm}}}}, {{nobr|''c'' {{=}} {{unité/2|972.6|pm}}}} et {{nobr|''β'' {{=}} 100,0°}}<ref name="10.1016/0025-5408(69)90054-3">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = J. F. Dorrian et R. E. Newnham
 | titre       = Refinement of the structure of {{fchim|Li|2|TiO|3}}
 | périodique  = Materials Research Bulletin
 | volume      = 4
 | numéro      = 3
 | jour        = 
 | mois        = mars
 | année       = 1969
 | pages       = 179-183
 | url texte   = https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0025540869900543
 | consulté le = 19 septembre 2020
 | doi         = 10.1016/0025-5408(69)90054-3
 | pmid        = 
 | bibcode     = 
}}</ref>. Cette [[structure cristalline]] se compose de couches d'[[octaèdre]]s {{fchim|TiO|6}} partageant leurs arêtes, les [[cation]]s de [[lithium]] Li{{exp|+}} étant incorporés à la fois au sein de ces couches et entre deux couches contiguës. Une phase [[Système cristallin cubique|cubique]] se forme réversiblement au-dessus de températures de l'ordre de {{tmp|1150|1250|°C}} ; notée γ-{{fchim|Li|2|TiO|3}}, elle se comporte comme une [[solution solide]]<ref name="10.1016/S0920-3796(02)00120-5">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = H. Kleykamp
 | titre       = Phase equilibria in the Li–Ti–O system and physical properties of {{fchim|Li|2|TiO|3}}
 | périodique  = Fusion Engineering and Design
 | volume      = 61-62
 | numéro      = 
 | jour        = 
 | mois        = novembre
 | année       = 2002
 | pages       = 361-366
 | url texte   = https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0920379602001205
 | consulté le = 19 septembre 2020
 | doi         = 10.1016/S0920-3796(02)00120-5
 | pmid        = 
 | bibcode     = 
}}</ref>. À températures plus basses, il existe une phase cubique [[Métastabilité|métastable]] notée α-{{fchim|Li|2|TiO|3}}, isostructurelle avec la phase γ-{{fchim|Li|2|TiO|3}}, qui se convertit en phase β à {{tmp|400|°C}}<ref name="10.1002/ejic.201001133">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = Andreas Laumann, Kirsten Marie Ørnsbjerg Jensen, Christoffer Tyrsted, Martin Bremholm, Karl Thomas Fehr, Michael Holzapfel et Bo Brummerstedt Iversen
 | titre       = In‐situ Synchrotron X‐ray Diffraction Study of the Formation of Cubic {{fchim|Li|2|TiO|3}} Under Hydrothermal Conditions 
 | périodique  = European Journal of Inorganic Chemistry
 | volume      = 2011
 | numéro      = 14
 | jour        = 30
 | mois        = mars
 | année       = 2011
 | pages       = 2221-2226
 | url texte   = https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ejic.201001133
 | consulté le = 19 septembre 2020
 | doi         = 10.1002/ejic.201001133
 | pmid        = 
 | bibcode     = 
}}</ref>. On peut trouver du titanate de lithium dans le commerce à température ambiante sous la forme d'une poudre blanche. 

On prépare le {{fchim|Li|2|TiO|3}} généralement à partir d'un mélange de [[carbonate de lithium]] {{fchim|Li|2|CO|3}}, de {{Lien|langue=en|trad=Titanium nitrate|fr=nitrate de titane}} {{fchim|Ti(NO|3|)|4}} et d'[[acide citrique]] traité par [[calcination]], compaction et [[frittage]]. Le matériau [[nanocristal]]lin obtenu peut être utilisé comme précurseur en raison de sa grande pureté<ref name="10.13182/FST13-658">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = A. Shrivastava, M. Makwana, P. Chaudhuri et E. Rajendrakumar
 | titre       = Preparation and Characterization of the Lithium Metatitanate Ceramics by Solution-Combustion Method for Indian LLCB TBM
 | périodique  = Fusion Science and Technology
 | volume      = 65
 | numéro      = 2
 | jour        = 
 | mois        = 
 | année       = 2014
 | pages       = 319-324
 | url texte   = https://www.researchgate.net/profile/Aroh_Shrivastava/publication/285145420_Preparation_and_characterization_of_the_lithium_metatitanate_ceramics_by_solution-combustion_method_for_Indian_LLCB_TBM/links/5a27dc98a6fdcc8e866e9533/Preparation-and-characterization-of-the-lithium-metatitanate-ceramics-by-solution-combustion-method-for-Indian-LLCB-TBM.pdf
 | consulté le = 19 septembre 2020
 | doi         = 10.13182/FST13-658
 | pmid        = 
 | bibcode     = 
}}</ref>.

Le titanate de lithium peut être utilisé comme [[cathode]] de [[pile à combustible à carbonate fondu]] et de certains [[Accumulateur lithium-ion|accumulateurs lithium-ion]]. Dans ces derniers, le titanate de lithium stabilise les [[Conducteur électrique|conducteurs]] cathodiques {{fchim|Li''M''O|2}}, où ''M'' représente un [[métal]] comme le [[fer]], le [[manganèse]], le [[chrome]] ou le [[nickel]], qui forment des couches avec le {{fchim|Li|2|TiO|3}} pour permettre la [[Diffusion de la matière|diffusion]] du lithium. Le titanate de lithium peut également être utilisé sous forme de nanocristaux à la surface de l'[[anode]] des [[Accumulateur lithium-titanate|accumulateurs au titanate de lithium]] à la place du [[carbone]] des accumulateurs lithium-ion, ce qui accroît considérablement la [[surface spécifique]] à l'anode et permet un chargement plus rapide au détriment de la [[densité massique d'énergie]] de l'accumulateur.

Le [[lithium 6]] étant un [[isotope]] susceptible de produire du [[tritium]] par absorption de [[Neutron thermique|neutrons thermiques]], des galets céramiques constitués de titanate de lithium {{fchim|Li|2|TiO|3}} et d'[[orthosilicate de lithium]] {{fchim|Li|4|SiO|4}} sont des matériaux étudiés notamment dans le [[Réacteur nucléaire de recherche|réacteur]] [[Fusion nucléaire|thermonucléaire]] expérimental international [[ITER]]<ref name="10.1016/j.jnucmat.2014.09.028">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = Dorian A. H. Hanaor, Matthias H. H. Kolb, Yixiang Gan, Marc Kamlah et Regina Knitter
 | titre       = Solution based synthesis of mixed-phase materials in the {{fchim|Li|2|TiO|3|–Li|4|SiO|4}} system
 | périodique  = Journal of Nuclear Materials
 | volume      = 456
 | numéro      = 
 | jour        = 
 | mois        = janvier
 | année       = 2015
 | pages       = 151-161
 | url texte   = https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02307643/document
 | consulté le = 19 septembre 2020
 | doi         = 10.1016/j.jnucmat.2014.09.028
 | arxiv       = 1410.7128
 | bibcode     = 2015JNuM..456..151H
}}</ref> pour réutiliser les neutrons thermiques quittant le [[plasma]] afin de produire du tritium susceptible de poursuivre la réaction de fusion nucléaire tout en libérant {{unité|4.8|MeV}} par noyau de tritium formé :
:{{Nucléide|6|3|Li|Lithium 6}} + {{Nucléide|1|0|n|Neutron}} ⟶ {{Nucléide|4|2|He|Hélium 4}} ({{unité|2.05|MeV}}) + {{Nucléide|3|1|T|Tritium}} ({{unité|2.75|MeV}}).

== Notes et références ==
{{Références}}

{{Palette|Composés du lithium|Composés du titane}}
{{Portail|chimie|matériaux}}

[[Catégorie:Composé du lithium]]
[[Catégorie:Titanate|Lithium]]
[[Catégorie:Matériau céramique]]