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Piezoresistive Free‐standing Microfiber Strain Sensor for High‐resolution Battery Thickness Monitoring

Nazari, Pariya 1; Bäuerle, R.; Bäuerle, Rainer; Zimmermann, Johannes 2; Melzer, Christian; Schwab, Christopher 3; Smith, Anna 3; Kowalsky, Wolfgang; Aghassi-Hagmann, Jasmin ORCID iD icon 4; Hernandez-Sosa, Gerardo ORCID iD icon 1,5; Lemmer, Uli 1,5
1 Lichttechnisches Institut (LTI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
5 Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Highly sensitive microfiber strain sensors are promising for the detection of mechanical deformations in applications where limited space is available. In particular for in situ battery thickness monitoring where high resolution and low detection limit are key requirements. Herein, the realization of a highly sensitive strain sensor for in situ lithium-ion (Li-ion) battery thickness monitoring is presented. The compliant fiber-shaped sensor is fabricated by an upscalable wet-spinning method employing a composite of microspherical core-shell conductive particles embedded in an elastomer. The electrical resistance of the sensor changes under applied strain, exhibiting a high strain sensitivity and extremely low strain detection limit of 0.00005 with high durability of 10 000 cycles. To demonstrate the accuracy and ease of applicability of this sensor, the real-time thickness change of a Li-ion battery pouch cell is monitored during the charge and discharge cycles. This work introduces a promising approach with the least material complexity for soft microfiber strain gauges.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000157998
Veröffentlicht am 05.05.2023
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/adma.202212189
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Zitationen: 1
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Zitationen: 4
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS)
Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT)
Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)
Institut für Nanotechnologie (INT)
Lichttechnisches Institut (LTI)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2023
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 0935-9648, 1521-4095
KITopen-ID: 1000157998
HGF-Programm 38.01.02 (POF IV, LK 01) Materials and Interfaces
Weitere HGF-Programme 43.31.02 (POF IV, LK 01) Devices and Applications
Erschienen in Advanced Materials
Verlag John Wiley and Sons
Band 35
Heft 21
Seiten Art.-Nr.: 2212189
Vorab online veröffentlicht am 30.03.2023
Nachgewiesen in Web of Science
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