چالش های فنی پیش روی باتری های سرب-اسید نتیجه یک اثر متقابل پیچیده فرآیندهای الکتروشیمیایی و شیمیایی است که در مقیاس های طولی متعدد اتفاق می افتد. بینش اتمی در مورد فرآیندهایی که در الکترودها در حال انجام است، مسیری را برای افزایش کارایی، طول عمر و ظرفیت باتری های سرب-اسیدی فراهم می کند.

• اجزای ماکروسکوپی (سانتی متر)

شامل آند سرب و الکترود کاتد PbO₂ و جداکننده است که نقش اصلی را در فرایند های الکتروشیمیایی ایفا می کنند.

• جریان های ریزساختاری و جریان های مایع (10 میکرومتر تا 1 میلی متر)

چرخه های شارژ و دشارژ سبب تشکیل ذرات پیپچیده سطحی بین سرب و PbSO₄ یا PbO₂ و PbSO₄ در مقیاس میکرومتر می شود. این شبکه های ساختاری متخلخل، شیب غلظت اسید و آب را در سطوح الکتروشیمیایی ایجاد می کند.

• تشکیل بلورهای نانوساختاری (10 نانومتر تا 10 میکرومتر)

انحلال و جابجایی مداوم مواد فعال در سطح ذرات رخ می دهد و سبب تغییر در ریزساختار می گردد.

• واکنش های شکافت آب (1/0 تا 1 نانومتر)

شارژ بیش از حد می تواند سبب شکافت آب و تبدیل آن به گاز اکسیژن و هیدروژن گردد.