과학탐구보고서 형식 : [과학탐구]알카라인전지와 망간건전지의 비교분석 (자료올림)
[과학탐구]알카라인전지와 망간건전지의 비교분석
과학 수행평가 자유탐구 보고서
알카라인전지와 망간건전지의 비교분석
2012
학 교
학 년
과 목
제출자
탐구동기
학교에서 폐건전지를 모아오라고 했을 때 집에 있는 폐건전지를 모아보니 긴 원통모양, 옆으로 굵은 모양, 사각기둥모양, 코인모양 등 여러 가지 모양과 크기를 지닌 폐건전지가 있었습니다.
생각해 보니 이들 건전지의 크기와 용량과 전류/전압에 무슨 관련이 있지 않을까 하는 생각이 들었습니다.
그래서 이들중 정격1.5V인 알카라인전지와 망간전지의 차이점과 수명에 대해서 알아보고 싶었습니다.
이론적 배경
건전지란
1877년 프랑스의
F. 르클랭셰가 기전력 1.5V 정도의 전지를 발명한 것이 시초인데, 10년 후에는 밀봉용기를 음극으로 하는 것으로 개량하였다.
전지의 외부에서 두 극을 도선으로 연결하면 전류는 전위가 높은 양극에서 도선을 통하여 음극으로 흐른다.
도선에 꼬마전구 등을 연결하면 불이 켜지는데, 이것은 꼬마전구에 건전지가 전기에너지를 공급하기 때문이며, 이것을 건전지가 방전하고 있다고 합니다.
구조는 원통 모양 또는 사각기둥 모양이며, 바깥쪽은 음극 아연제의 원통으로 용기를 겸하고 있습니다 중앙에 탄소 양극이 있으며, 그 주위에는 이산화망가니즈와 흑연을 섞어 반죽한 것을 고압에서 압착시켰습니다 그 바깥쪽은 전해액(염화암모늄)을 충분히 흡수시킨 펄프면지(綿紙)입니다 또 풀로 격벽(隔壁)을 삼고, 이것으로 전해질의 저장고를 겸하는 것도 있습니다 위쪽에 공기실이 있으며, 그 위를 피치 등으로 채웠습니다 건전지는 매년 그 생산이 확대되어 통신용 전원, 벨, 라디오, 플래시램프, 전지시계 등 대단히 넓은 범위에 이용됩니다
특수한 건전지로는 보통의 건전지들을 직렬로 여러 개 연결한 적층건전지 등 여러 가지가 있습니다 소형 휴대용 라디오보청기의 전원으로, 또는 패크전지로서 포토플래시의 전원으로도 사용됩니다.
이 밖에 내한건전지(耐寒乾電池)가 있는데, 보통 건전지는 영하 20℃ 정도에서 전해액이 동결해 버리기 때문에, 모노메틸아민의 염산염전지(영하 45℃에서 동결) 등이 개발되어 있습니다.
1차전지
방전한 뒤 충전으로 본래의 상태로 되돌릴 수 없는 비가역적 화학반응을 하는 전지입니다.
대표적 1차전지에는 망간 건전지가 있으며 최근에는 알카라인전지가 많이 쓰입니다.
보통 1.5V 정도의 전압을 내지만, 수십 V의 전압에 이르는 것도 있습니다.
2차전지
한 번 쓰고 버리는 1차전지(일반 건전지)와 달리 외부전원을 이용해 충전해서 반영구적으로 사용하는 전지를 2차전지라고 합니다
노트북 컴퓨터와 휴대전화, 캠코더 등 들고 다니는 전자기기에 필수적으로 사용되고 부가가치가 높아 반도체 및 디스플레이와 함께 21세기 `3대 전자부품`으로 꼽힙니다
2차전지의 종류에는 납축전지와 리튬이온전지(폴리머전지)가 있습니다.
그중 납축전지는 양극에 과산화납, 음극에 해면상(海綿狀)으로 만든 납, 전해액에는 비중 1.2∼1.3의 황산을 넣은 것이며, 기전력은 약 2.1V, 방전시의 전압은 처음에는 약 2.0V, 방전최종시에는 약 1.8V가 됩니다.
방전을 계속하면 양극이나 음극이 모두 황산납으로 이행(移行)하고, 충전하면 원래의 상태로 되돌아갑니다.
충전방전의 횟수는 수백 회에서 1,000회 이상도 가능합니다.
1개의 전지의 부피를 크게 한 경우도 기전력의 값은 변하지 않으나, 얻을 수 있는 전류는 부피와 더불어 수십 A라도 얻을 수 있는 대형인 것도 있습니다.
또한 리튬이온 전지라는것도 있다 기존에 충전이 불가능했던 전지를 1차 전지라고 하고, 충전이 가능한 전지를 2차 전지라고 부릅니다.
리튬 이온 전지는 양극(리튬코발트산화물)과 음극(탄소) 사이에 유기 전해질을 넣어 충전과 방전을 반복하게 하는 원리입니다.
무게가 가볍고 고용량의 전지를 만드는 데 유리해 휴대폰, 노트북, 디지털 카메라 등에 많이 사용되고 있습니다.
리튬 이온 전지 이후 등장한 리튬폴리머전지는 양극과 음극 사이에 액체가 아닌 고체나 겔 형태의 폴리머 재료로 된 전해질을 사용, 전기를 발생시키는 것으로 안정성이 높고 에너지 효율이 좋은 차세대 2차 전지입니다.
위의 내용의 재산권은 모두 네이버백과사전과 지식사전 및 두산백과사전에 있음을 밝힙니다
탐구과정
실험 계획
준비물
멀티미터기, 알루미늄호일, 1.5v 알카라인전지, 1.5v 망간전지, 전선, 초시계
실행방법
1. 같은 전압의 알카라인 전지와 망간전지의 +극과 극을 알루미늄호일로 연결한다.
2. 알류미늄 호일로 연결한 곳에 전선과 멀티미터기를 연결한다.
3. 전압이 0.0v가 될떄까지 30분마다의 전압 변화량을 기록한다.
4. 전압을 측정하면서 전압이 0.0v가 될 때까지 시간을 잰다.
5. 표로 정리한다
실험 결과정리
알카라인전지와 망간전지의 시간에 따른 전압변화량(표)
시간
알카라인전지(V)
망간전지(V)
00:30
1.21
1.24
01:00
1.29
1.33
01:30
1.31
1.14
02:00
1.24
1.18
02:30
1.28
1.07
03:00
1.32
0.96
03:30
1.22
0.89
04:00
1.16
0.67
04:30
1.28
0.0
05:.. (자료올림)
..... (중략:첨부파일 클릭 바랍니다)
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제목 : 과학탐구보고서 형식 : [과학탐구]알카라인전지와 망간건전지의 비교분석 (자료올림)
출처 : 탐구스쿨 자료실
[문서정보]
문서분량 : 5 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : [과학탐구]알카라인전지와 망간건전지의 비교분석
파일이름 : 과학탐구 알카라인전지와 망간건전지의 비교분석.hwp
키워드 : 과학탐구,알카라인전지,망간건전지,비교,알카라인전지,망간건전지,비교분석
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