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Lithiumtitanspinell

ein Mischoxid von Lithium und Titan aus der Gruppe der Titanate

Der Lithiumtitanspinell, meist vereinfachend Lithiumtitanat genannt, ist ein Mischoxid von Lithium und Titan aus der Gruppe der Titanate. Er wird auch Lithiumtitanoxid LTO genannt und hat die Zusammensetzung Li4Ti5O12 (Tetralithiumpentatitandodecaoxid). Der reine Stoff ist ein weißes Pulver;[2] für die Anwendung in Batterien wird das Material mit Kohlenstoff beschichtet und/oder versetzt, weswegen im Handel erhältliche Gemische je nach Kohlenstoffgehalt grau bis schwarz sind.

Kristallstruktur
Kristallstruktur von Lithiumtitanspinell
__Li+/Ti4+     __ Li+     __ O2−
Allgemeines
Name Lithiumtitanspinell
Andere Namen
  • LTO
  • Lithiumtitanoxid
  • Tetralithiumpentatitandodecaoxid
  • Lithiumtitanatspinell
  • Lithiumtitanat-Spinell
Verhältnisformel Li4Ti5O12
Kurzbeschreibung

weißer Feststoff[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 12031-95-7
EG-Nummer 619-916-2
ECHA-InfoCard 100.108.239
Wikidata Q17323405
Eigenschaften
Molare Masse 459,09 g·mol−1
Aggregatzustand

fest[1]

Dichte

3,5 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

>1000 °C[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 302​‐​315​‐​319​‐​335
P: 261​‐​305+351+338 [1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

StrukturBearbeiten

Der Lithiumtitanspinell hat eine spezielle Spinellstruktur; die Kristalle gehören – wie alle Spinelle – zum kubischen Kristallsystem. Die Sauerstoffatome nehmen annähernd eine kubisch dichteste Kugelpackung ein. Die Lithiumatome besetzen nicht nur Tetraederlücken, sondern auch einen Teil der Oktaederlücken.

EigenschaftenBearbeiten

Der Lithiumtitanspinell kann Lithium aufnehmen. Dabei bleibt die Spinellstruktur erhalten:

 .

VerwendungBearbeiten

Der Lithiumtitanspinell wird als Lithiumspeichermaterial an der negativen Elektrode (das ist in Batterien die Anode) von Lithium-Ionen-Batterien verwendet, die dann auch Lithiumtitanat-Akkumulatoren heißen. Dabei wird die Eigenschaft von gesintertem Lithiumtitanat ausgenützt, eine sehr große Oberfläche zu bilden. Damit können bei Lithiumtitanat-Akkumulatoren in Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkumulatoren höhere Ladeströme und damit kürzere Ladezeiten erreicht werden, dies ist unter anderem bei Elektroautos von Vorteil. Allerdings weist der Lithiumtitanat-Akkumulator eine deutlich geringere Energiedichte auf.[3]

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b c d e f Datenblatt Lithium titanate, spinel, electrode sheet, aluminum substrate, size 5 in. × 10 in. bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 15. Juni 2014 (PDF).
  2. americanelements.com: Lithium Titanate, Spinel Nanopowder
  3. Duncan Graham-Rowe: Charge a battery in just six minutes. NewScientist. 7. März 2005. Abgerufen am 20. Mai 2014.