チタン酸リチウム
結晶
Li₂TiO₃の最も一般的な結晶系は単斜晶系である。
別の安定な単斜晶系として、β-Li₂TiO₃も知られている。 また、固溶体的な振舞いを示すγ-Li₂TiO₃と呼ばれる相が、1150〜1250 °Cの温度範囲で可逆的に生じることも知られている。低温合成過程では、γ-Li₂TiO₃と同型の立方晶系準安定相が生じることが知られており、α-Li₂TiO₃と呼ばれる。この相は約400 °Cで安定なβ相に転移する。
焼結への利用
焼結の工程では、粉体を型に詰めて融点以下にまで熱する。すると、粉体粒子の構成原子が周囲の粒子にまで拡散し、やがて固体もしくは多孔質材を形成する。
Li₂TiO₃粉体は、高純度で良好な焼結能力をもつことが示されている。
溶融炭酸塩形燃料電池
チタン酸リチウムは溶融炭酸塩型燃料電池の二重層カソードを構成する一層として用いられる。この型の燃料電池は二層構造材料を用いて高出力化、高効率化することができる。
リチウムイオン二次電池
Li₂TiO₃は、水系バインダーおよび導電剤と共にリチウムイオン二次電池のカソードとして用いられることもある。Li₂TiO₃により、高容量カソード導電剤LiMO₂ (M=Fe, Mn, Cr, Ni) を安定化することができる。Li₂TiO₃と (LiMO₂) を積層してカソード材料が作られる。この層状構造によりリチウムイオンが拡散可能となる。
チタン酸リチウム二次電池
チタン酸リチウム二次電池は、リチウムイオン二次電池よりも高速充電が可能な二次電池である。リチウムイオン二次電池との相違点は、アノードに炭素ではなくチタン酸リチウムを用いることである。これにより、リチウムイオンがアノードへ出入りする際の障害となる表面電解質被膜 (Solid Electrolyte Interface, SEI) が形成されなくなるため、急速充放電した際の充電容量低下を抑えることができるという利点がある。欠点としては、リチウムイオン二次電池と比較して容量および電圧が劣ることが挙げられる。現在、チタン酸リチウム二次電池は車載用やその他の特殊用途に用いられている。
チタン酸リチウム増殖材の合成
Li₂TiO₃粉末は、炭酸リチウム、硝酸チタン水溶液、クエン酸を混合したのち焼成、圧縮、焼結することによって合成する方法が一般的である。こうして作られる微結晶材料は純度と活性が高く、増殖材として用いられる。
チタン酸リチウムエアロゲル
現在、リチウムイオン二次電池の改良のため、チタン酸リチウムエアロゲル（組成式 Li₄Ti₅O₁₂）が効率的アノード材料として研究されている。