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2차시- 탐구 동기및 목쨖

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2차시- 탐구 동기및 목쨖

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동기: 리튬 이온 배터리가 생각보다 더욱 우리 주변의 많은 곳에서 사용된다는 것을 알고 요즘 주목 받고 있는 소재이기에 리튬 이온 배터리에 관하여 전반적으로 조사를 진행하고 싶었다.

목적: 이 연구를 통하여 리튬 이온 배터리가 들어간 제품에 관하여 알고 옳은 방법으로 사용하여 안전 사고를 예방하고 배터리 비교를 통하여 각 배터리의 특징과 안전성을 각관적으로 알수 있다

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2차시-최종 질문 선정

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2차시-최종 질문 선정

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2차시- 탐구 방법 설정

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2차시- 탐구 방법 설정

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2차시 탐구 주제 선정

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2차시 탐구 주제 선정

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연구 주제 : 리튬이온 배터리

연구 세부 주제

세부 주제1 : 리튬이온 배터리의 성능이 감소하는 이유는 무엇일까?
1. 리튬이온의 화학반응과 화학반응식

2. 온도변화에 따른 성능변화 -휴대폰 사용 설문조사

3. 과충전 시 성능 감소 원인

세부 주제2 : 리튬이온 배터리는 어떻게 재활용할까?
1. 재활용 사례와 방법 -직접 재활용 해보기

2. 재활용을 효율적으로 하는 방법

세부 주제3 : 리튬이온 배터리와 다른 배터리의 차이점은 무엇일까?
1. 리튬 폴리머 배터리와의 차이점

2. 수소 이온 배터리와의 차이점

3. 온도 변화 실험 시 비교 실험 진행

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(박정연)

1. 왜 리튬이온전지는 시간이 지날 수록 효율이 안좋아질까?

1-2. 왜 충전을 계속 해놓거나 완전 방전 될 때 수명,효율이 대폭 감소할까?

2. 리튬이온전지를 재활용할 때 재활용 전의 배터리 용량이 영향을 주는가?

2-2. 만약 용량,수명이 남았을 때 재활용이 더 용이하다면 재활용이랑 재사용 중 하나를 고를 때 어느 쪽이 더 효율적일까?

3. 충전 속도는 어떤 걸로 인해 빨라지고 느려지는 걸까?

3-2. 충전 속도가 전지에 미치는 영향은 따로 없을까?

(황윤진)

1.리튬전지 성능이 왜 줄어들까?

2.충전기끼고 자면 배터리가 망가질까?

3.전기차 화재는 리튬전지 때문? 환경에 좋을까?

(정세희)

1.굳이 왜 리튬일까?

2.발화 과정은 이 어떤 과정일까?(수소 건전지비교) 발화 실험 하자

3.그래핀(신소재)쓰면 안전성이 높아지는 이유가 뭘까?

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리튬이온전지

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2차시-연구에 필요한 배경지지직

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2차시-연구에 필요한 배경지지직

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연구와 관련된 배경 지식

1. 리튬이온 배터리는 전기차, 휴대폰 배터리 등 다양한 곳에 이용된다.

2. 리튬이온 배터리는 리튬이온이 이동하면서 전류를 흐르게 하는 원리를 이용한 것이다.

3. 리튬이온 배터리와 주로 비교되는 것은 수소이온 배터리, 알칼라인 배터리, 니켈 카드뮴 베터리 등이 있으며, 리튬이온 외에 리튬 폴리머 배터리도 존재한다.

4. 리튬이온 배터리는 재활용을 하기도 한다.

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리튬 배터리 성능

-배터리 용량 감소, 배터리 노화(논문 조사), 충전원리(시각자료 제시)

온도변화에 따른 성능 변화 (가능하면 실험, 안되면 시뮬레이션, 논문 조사 통해서)

설문조사 ex) 핸드폰 1년 이상 사용하면서 배터리 성능 감소를 실제로 느낀적 있는지

리튬 배터리 재활용

재활용 사례 조사 (재활용 비율 도표 제작)

재활용 방법 조사

리튬 이온 배터리와 다른 배터리 비교

알카랄인 배터리, 리튬 폴리머 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 수소 이온 배터리 비교 연구

특히 리튬 이온 vs 리튬 폴리머 or 수소 이온

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2차시-얘상되는 연구결과

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2차시-얘상되는 연구결과

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예상되는 연구 결과

1. 배터리 성능은 전자가 얼마나 쉽고 빠르게 +에서 -로 이동할 수 있느냐가 관건 일 것 같다. 그러나 시간이 지날수록 전해질의 성능이 안 좋아지고 분리막 사이의 침전물? 퇴적물이 생겨서 분리막이 두꺼워져서 전자이동이 느려지고 그러면서 효율이 낮아지는 것 같다.

2. 리튬이온배터리는 2가지 부분으로 재활용 가능 할 것 같다. 물리적으로 리튬이나 코발트, 알루미늄 등을 그대로 불리해 떼어내거나 화학적으로 전해질 등을 분리하는 방법이 있을 것 같다.

3.리튬이온배터리가 다른 배터리들보단 충전방법이 용이 할 것 같다. 무게는 금속이니까 다른 것들보다 더 나갈 것 같다.

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2차시- 선정과정 및 토론 

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2차시- 선정과정 및 토론 

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1. 배터리 성능저하는 많은 사람들이 보편적으로 겪는 현상이므로 여러사람들의 흥미를 복돋을 수 있기 때문에 1번 질문으로 선정했다.

2. 리튬이온배터리를 이용한 전기차 등은 환경에 도움이 되지만 전기차를 폐기하면서 폐배터리처리가 환경을 해친다면 환경친화가 제자리 걸음이므로 배터리를 재활용하는 과정을 질문에 추가해서 리튬이온배터리의 활용부분과 환경적 요인을 추가할 수 있어서 선정했다.

3. 리튬이온배터리가 널리 쓰이고 선호되는 이유를 단독으로 봤을 떄는 체감이 어렵기때문에 다른 배터리들과 비교해 리튬이온배터리의 특징을 객관적으로 나열해보는 것도 이해하는데 도움이 될 것 같아서 선정했다.

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중간발표대본

저희는 서로 여러가지 질문을 나눴는데요. 저희는 리튬이온배터리에 대해 심층적으로 탐구 할 수 있는 질문를 중심으로 질문을 선정했습니다.

첫번째 질문은 "배터라 성능은 왜 시간이 지날수록 감소하는가?"인데요. 저희 대다수는 스마트폰을 사용하는데요. 스마트폰에는 리튬이온배터리가 보편적으로 이용됩니다. 스마트폰배터리가 시간이 지날 수록 효율이 나빠지는 현상은 저희 모두 겪을 수 있는 일입니다. 이런 보편적인 현상을 탐구하는 질문을 선정함으로써 흥미를 유발 할 수 있다고 생각했기에 이 질문을 선정했습니다.

두번째 질문은 "다른 배터리와의 차이점은 무엇일까?"입니다. 솔직히 리튬이온배터리의 특징만 소개한다면 이 배터리가 왜 선호되는지, 크게 와닫지 않는다고 생각했습니다. 다른 배터리들과 비교하면 리튬이온배터리의 특징을 객관적으로 이해하는데 도움을 줄 수 있습니다. 이런이유로 두번째 질문을 선정 했습니다.

세번째 질문은 "배터리를 어떻게 재활용 할 수 있을까?"입니다. 리튬이온배터리는 전기차에서 많이 사용합니다. 전기차는 친환경적이다는 걸로 유명한데요. 하지만 자동차폐기는 환경에 안좋은 영향을 줍니다. 그럼 + - 제로로 환경에 별 의미 없는거 아닌가?라는 의문이 들었고 그럼 재활용을 하는 걸 조사해보자라는 까닭으로 선정되었습니다. 이 질문으로 리튬이온배터리의 활용예시와 친환경적 요인을 확인 할 수 있습니다.

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안녕하세요 저희는 화학공학 분야에 대해 탐구할 정세희, 박정연, 황윤진입니다.

저희 모둠은 공통 관심사를 중심으로 적극적인 소통과 협력을 통해 연구계획을 설립했는데요. 그럼 지금부터 저희 모둠이 세운 탐구 계획을 발표해보도록 하겠습니다.(넘기기)

저희 모둠에서 토론한 결과, 크게 네 가지의 주제가 후보로 선정되었습니다. 제약, 화장품, 리튬이온전지, 생분해성 플라스틱 이 네 가지가 화학공학 분야에서 저희가 관심 있게 본 대상입니다.(너ㅁ기기) 이중에서도 저희는 최근 큰 관심을 받고 있는 리튬 이온 배터리에 대해 탐구해보기로 최종 주제를 선정했습니다. 리튬 이온 배터리가 실생활에서 다양하게 사용되면서 우리에게 중요한 역할을 하고 있기 때문에 리튬 이온 배터리에 더 관심이 생겼습니다. 그래서 저희는 리튬 이온 배터리의 화학적 원리와 기능에 대해 탐구해보고 싶어 이 주제를 탐구하기로 했습니다. 이 탐구를 통해 리튬 이온 배터리의 성능과 문제점을 화학적 관점에서 생각해본 후, 효율적이고 옳은 리튬 이온 배터리의 제품 사용법을 많은 사람들에게 공유하는 것이 저희 탐구의 목적입니다. 저희의 탐구 제목은 ‘리튬 이온 배터리 1부터 10까지 정복하기’입니다.

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이제 저희가 설계한 연구 계획에 대하여 설명하겠습니다.

첫번째 질문인 배터리 성능은 왜 시간이 지날수록 감소할까?

우선 배터리의 구조와 화학반응을 처음에 조사하여 본격 연구전 배터리에 대한 기본적인 지식을 갖추고 저희가 배터리 효율이 감소하는 원인이라고 생각한 온도변화에 다른 성능변화와 과충전시 성능 감소에 대하여 조사할 계획입니다.  이 큐알코드는 저희가 예시로 제작한 네이버폼의 일부인데요, 시간에 다른 배터리 성능변화와 배경지식에 관하여 조사하는 설문조사입니다. 이런식으로 설문조사를 통해 사람들이 몸으로 느끼는 성능저하와 배경지식을 조사하여 추후 최종 강당에서 진행하는 발표때 통계자료로 사용할 계획입니다.

다음 질문인 다른 배터리와의 차이점은 무엇일까는 다른 배터리와의 비교를 통해 리튬이온 배터리의 특징을 이해한다고 하였는데요, 저희는 이것을 일상에서 접할 수 있는 배터리에 대한 전체적인 비교를 진행후 비슷하다고 느낀 리튬 폴리머 배터리, 수소 이온 배터리 두가지에 대한 심층적인 조사를 진행할 예정입니다.

마지막 질문인 배터리는 어떻게 재활용할 수 있을까?에서는 여러가지 재활용 방법의 장단점, 각 방법의 사례와 재활용 과정에서의 효율을 높여 환경을 보호할 수 있는 방법을 조사하겠습니다. 또한 위 사진은 현재 판매중인 배터리 재활용 실험 키트인데요, 저희는 이런식으로 소소하지만 직접 재활용실험을 해보고 사람들에게 실험키트를 제공해 직접 실험을 하게 하며 배터리 재활용에 대한 인식을 올리고 싶습니다

저희의 최종목표는 두가지인데요, 온도나 시간에 따른 성능변화와 같은 성능데이터와 다른 배터리와의 비교를 바탕으로 배터리를 효율적으로 사용하는법 알기 두번째는 재활용방법을 조사하거나 직접 재활용해보는 실험을 통해 배터리 재활용 기술에 대한 인식증가가 있습니다.

저희는 저희의 주제와 최종질문 선정과정, 연구계획및 예시, 최종 목표에 관하여 발표하였습니다. 저희가 최종목표에서도 언급했듯, 이번 활동을 통해 많은 사람들이 일상생활에서 엄청나게 사용되는 리튬이온배터리에서 알아가고 재활용 방법에 관심을 가지면 좋겠습니다.

지금까지 PBL 화학공학팀 박정연 정세희 황윤진이였습니다. 긴 발표 들어주셔서 감사합니다

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최종보고서 자료조사 22

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최종보고서 자료조사 22

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피비엘 보고서

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1. 화학과 관련하여 일상에서 겪을 수 있는 불편함에 대해 고민해보다가, 감기에 걸려 약을 처방해 먹을 때 귀찮거나 까먹는다는 이유로 약을 제때 챙겨먹지 않는 경험이 많았다. 이러한 경험을 바탕으로 어떻게 하면 약을 잘 챙겨 먹을 수 있을지에 대해 모둠원들과 생각해보았고, 특히 고혈압이나 당뇨병 환자처럼 약이 꼭 필요한 사람들이 번거롭지 않게 약을 복용할 수 있는 방법을 고민하며 탐구를 시작하게 되었다.

2. 알약의 지속 시간을 늘려 하루에 복용하는 약의 횟수를 줄인다.

3. 서울대 간호대학 김진현 교수가 1만3590건의 의약품 복용건수를 분석한 결과, 고혈압, 관절염, 당뇨병 등 국내 만성질환자의 30%는 정해진 시간에, 정해진 방법에 따라 약 먹는 것을 지키지 못하고 있는 것을 밝혔다. 또한 그 이유는 절반 가까이가 ‘약 먹는 것을 잊어버려서’였다. 약을 만약 제때 복용하지 않으면 치료가 실패하고 내성이 증가할 수 있기 때문에 제때 약을 먹어야 한다.

헬스 조선, 약 복용하는 것 자주 잊는다면 이렇게 해보세요! https://m.health.chosun.com/svc/news_view.html?contid=2012111601104

4. 1- 하루 세 번 약을 챙겨 먹기 힘든 환자

2- 우리 일상에서 약을 먹어야 하는 것을 잊어버리거나 귀찮다는 이유로 약 먹는 것을 거르는 사람들이 많고, 그래서 병을 빠르게 회복하지 못하는 경우가 종종 있다.

3- 우리 모두가 한번쯤 경험해봤을 일을 바탕으로 주제를 정한 것이기 때문에, 우리의 입장에서 직접 당사자를 파악했다.

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PBL 부스체험 내용요약본