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Accès ouvert déclaré 2026 article

Quantitative Synchrotron XRD and Cryogenic EXAFS Reveal the Structural Role of Antimony Ions in Lead–Acid Batteries

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Rattachement africain : jp. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide The incorporation of trace amounts of Sb 2 O 3 into the positive electrode plate of lead–acid batteries effectively suppresses the softening and shedding of the active material, thereby extending the cycle life. Although this beneficial effect has been recognized for decades, its mechanistic origin has remained elusive owing to the ultratrace concentration of antimony (Sb), which prevents detection by conventional techniques. Here, we combine quantitative multicomponent analysis by synchrotron X-ray diffraction (XRD) with cryogenic (10 K) extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy to directly probe the structural role of Sb ions during charge–discharge cycling. Quantitative XRD analysis reveals that during formation, Sb ions are substitutionally incorporated into Pb sites within the PbO 2 lattice. Cryogenic EXAFS measurements further demonstrate that during discharge, as PbO 2 converts into PbSO 4, a fraction of the Sb ions appear to migrate from the PbO 2 lattice toward particle surfaces, where they reinforce interparticle bonding. This reversible incorporation and surface relocation of Sb ions account for the observed stabilization of the active material and suppression of softening and shedding. Our findings highlight how advanced synchrotron-based techniques enable direct mechanistic insight at the atomic scale, providing critical guidance for the rational design of next-generation lead–acid batteries with enhanced performance and reduced environmental impact.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Quantitative Synchrotron XRD and Cryogenic EXAFS Reveal the Structural Role of Antimony Ions in Lead–Acid Batteries
Date Crossref
14/01/2026
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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