众所周知，电极上发生的脱嵌锂过程往往是决定或影响电芯电性能的控速步骤，而电荷转移过程是电极反应上不可忽略的部分，尤其是快充验证电极材料和筛选电解液方面具有不可替代的价值。
1.什么是电荷转移过程？
定义上，电荷转移是说正离子与中性原子碰撞时发生的电荷转移过程，在锂电池中，就是Li+得到电子变成Li原子的过程，该过程发生在电极的固相和电解液液相界面上；与之对应的是电子转移过程，描述的是电子从外电路的移动。
2.电极上的电荷转移过程
在锂电池电极上，电荷转移过程对应两个阶段，第一个是电解液中的溶剂化锂离子去除溶剂分子“翅膀”的过程，由于溶剂化的锂离子直径较大，不可能直接进入到SEI和材料层中；第二个是去溶剂化后的锂离子穿过SEI模，发生还原反应的过程。为了描述电荷转移过程的快慢，通过用Rct和对应的活化能Ea量化，如下图中的60-70kJ/mol。
常见的EIS测试能够区分出不同电极过程的阻抗大小。如下图所示，分别测试不同电压下的EIS，可以得到在不同电压下具有不一样的阻抗图，在1和0.8V电压测试条件下，从b）5kHz上一个非常小的半圆对应着锂离子在SEI膜内的转移阻抗(Rsei)；当电压低于0.6V时，在4Hz附近出现明显的半圆，对应的是电极上的电荷转移阻抗（Rct）；此外频率更高时，可以得到与x轴交叉的电子转移阻抗(Rsol+Re)；频率更低时得到大于与x轴成45°的锂离子在电极固相中的扩散阻抗(Zw)。
我们通常选择在等效电路图中的Rct来评估锂离子在材料上的脱嵌锂能力。该等效电路由一个电阻，两个RC和一个Zw组成，由于Rsei值相对较小，有时候也会省略掉，变成一阶RC，或者将两个RC计算出来的值相加，认为是Rct。
3.三电极扣电计算Rct和Ea
由于电荷转移过程遵循阿伦尼乌斯公式，可写成 1/Rct = A exp(-Ea/RT)，可以看出电荷转移速率1/Rct受指前因子A和活化能Ea影响，指前因子A受电极的活性位点和有效表面积影响，所以一般只用活化能Ea来讨论电极界面的锂离子转移的动力学性能。
在实验测试方面，首先要制作三电极扣电，这样就能排除对电极的影响，在实际应用中，参比电极一般是选择在铜线上镀锂，然后分别测试在不同温度下的EIS，将测试结果通过分析拟合软件进行数据处理，得到不同温度T下的对应的Rct，将数据带入到阿伦尼乌斯公式中，1/Rct和1000/T是线性关系，那么斜率就是活化能Ea。
这是个例子，通过测试两种电解液的三电极扣电数据，可以发现不同电解液具有不同的电荷转移活化能，说明了电解液影响了锂离子去溶剂化过程和SEI膜的形成，此外还可以通过测试不同电极材料来说明材料的动力学性能。
通过三电极扣电测试出来的Ea和Rct，能够大大提高材料验证的高效及时性，同时也能够节约单单制作大电池的成本。
参考文献
【1】Langmuir 2010, 26(13), 11538–11543
【2】Langmuir 2009, 25(21), 12766–12770
【3】10.1002/ange.202011482