IEC TS 62607-4-92026 纳米制造 关键控制特性 第4-9部分纳米储能 双电层电容器电极用碳纳米材料的电化学特性硬币电池的制备标准立项发展报告

纳米制造关键控制特性第4-9部分：纳米储能双电层电容器电极用碳纳米材料的电化学特性：硬币电池的制备标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Nanomanufacturing-KeyControlCharacteristics-Part4-9:Nano-enabledEnergyStorage-ElectrochemicalCharacteristicsofCarbonNanomaterialfortheElectrodesofElectricDouble-LayerCapacitors:CoinCellPreparation摘要关键词：纳米制造；关键控制特性；双电层电容器；碳纳米材料；硬币电池；国际电工委员会；标准化AbstractWiththedeepintegrationofnanotechnologyintotheenergystoragesector,theindustrializationofcarbonnanomaterialsaselectrodematerialsforelectricdouble-layercapacitors(EDLCs)continuestoadvance,andstandardizedevaluationoftheirelectrochemicalperformancehasbecomeacriticalcommonneedintheglobalnanomanufacturingfield.TheInternationalElectrotechnicalCommission(IEC)officiallyreleasedIECTS62607-4-9:2026,"Nanomanufacturing-Keycontrolcharacteristics-Part4-9:Nano-enabledenergystorage-Electrochemicalcharacteristicsofcarbonnanomaterialfortheelectrodesofelectricdouble-layercapacitors:Coincellpreparation,"inJuly2026.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,compilationprocess,coretechnicalcontent,andindustrialimpactofthestandard.Theanalysisindicatesthatthisstandardfillsthegapinthelackofunifiedinternationalspecificationsforcoincellpreparationintheevaluationofelectrochemicalcharacteristicsofcarbonnanomaterials.Bystandardizingelectrodepreparation,cellassembly,andtestingprocedures,itprovidesauthoritativetechnicalguidanceforimprovingthecomparabilityandrepeatabilityoftestresultsacrossdifferentlaboratories.Thepublicationandimplementationofthisstandardwilleffectivelysupportqualitycontrolandproductgradingofcarbonnanomaterials,promotethehigh-qualitydevelopmentofthenano-enabledenergystorageindustry,andlaythefoundationfortheformulationofsubsequentseriesofstandardsforelectrochemicaltestingofnanomaterials.Keywords:Nanomanufacturing;Keycontrolcharacteristics;Electricdouble-layercapacitors;Carbonnanomaterials;Coincell;IEC;Standardization一、引言1.1研究背景双电层电容器（ElectricDouble-LayerCapacitor,EDLC），亦称超级电容器，是一种介于传统电容器与二次电池之间的新型储能器件，具有功率密度高、充放电速率快、循环寿命长、工作温度范围宽等突出优势，在轨道交通、智能电网、便携式电子设备、新能源汽车及军工航天等领域具有广泛的应用前景。近年来，随着全球清洁能源转型的加速推进和电化学储能技术的迭代升级，双电层电容器的市场需求持续攀升，其核心电极材料——碳纳米材料（包括碳纳米管、石墨烯、纳米活性炭、碳气凝胶等）的研发与产业化进程亦不断提速。碳纳米材料因其高比表面积、优异的导电性、良好的化学稳定性和可控的孔结构特征，已成为高性能双电层电容器电极材料的研究热点和产业重点。然而，碳纳米材料的电化学性能受其微观结构、表面化学特性、杂质含量及电极制备工艺等因素的综合影响，不同研究团队和企业之间所采用的测试方法和制备流程存在显著差异，导致大量文献数据和产品检测结果缺乏可比性，严重制约了材料筛选、质量评价和上下游产业的技术对接。1.2标准化的必要性与紧迫性在纳米技术标准化领域，国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）下设的IEC/TC113（纳米电气电子产品与系统技术委员会）长期致力于纳米制造相关关键控制特性的标准化工作。IECTS62607系列技术规范以“纳米制造-关键控制特性”为总框架，系统性地规范了各类纳米材料及其制品的表征与测试方法。其中，第4部分聚焦纳米储能领域，已陆续覆盖碳纳米材料的电化学特性测试、电极制备及电池组装等关键环节。在IECTS62607-4-9:2026发布之前，碳纳米材料电化学性能测试中涉及的硬币电池（CoinCell）制备环节长期缺乏统一的国际技术规范。硬币电池作为实验室条件下评价电极材料电化学性能的标准测试载体，其制备过程的规范性直接影响测试结果的准确性、可靠性和可重复性。电极浆料配制、涂布工艺、电解液注液量、电池封装压力等关键参数的微小差异均可能导致测试结果的显著偏差。因此，制定一项专门针对硬币电池制备的国际标准，已成为碳纳米材料电化学测试领域最为迫切的标准需求之一。1.3标准基本信息在此背景下，IEC/TC113组织国际专家历时多年研制，于2026年7月14日正式发布IECTS62607-4-9:2026《纳米制造关键控制特性第4-9部分：纳米储能双电层电容器电极用碳纳米材料的电化学特性：硬币电池的制备》。该标准为技术规范（TechnicalSpecification）类文件，以英文出版，由国际电工委员会发布，标准状态为现行。标准核心内容聚焦于双电层电容器电极用碳纳米材料电化学特性测试中硬币电池的标准化制备方法，包括电极制备、电池组装、测试条件控制以及数据报告要求等关键技术环节。这一标准的发布标志着纳米储能领域电化学测试标准化迈出了重要一步。二、标准编制背景与立项历程2.1国际标准化环境分析当前，纳米技术已深度融入全球战略性新兴产业的发展进程，纳米材料在能源、信息、生物医药、环境治理等领域的应用日趋广泛。然而，纳米材料表征与测试方法的多元化、分散化现状，使得不同实验室和研究机构之间的数据互认面临严峻挑战。为此，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）将纳米技术标准化列为优先领域，系统推进相关国际标准的制定工作。IEC/TC113专门负责纳米电气电子产品与系统的标准化工作，其工作范围涵盖纳米制造过程中的关键控制特性识别、测量与表征方法标准化，以及相关产品性能评价规范的制定。IECTS62607系列技术规范是该技术委员会的核心标准体系之一，采用模块化架构，按照应用领域和测试对象细分不同的部分和分节，具有较强的系统性和可扩展性。2.2标准研制历程IECTS62607-4-9:2026的研制工作经历了系统而严谨的国际协作流程。在标准项目预研阶段，IEC/TC113组织相关国际专家对碳纳米材料电化学特性测试领域的标准化现状与需求进行了系统梳理和评估。调研结果显示，尽管IECTS62607-4-5等前期标准已对碳纳米材料的电化学特性测试方法进行了初步规范，但硬币电池制备这一关键前置环节仍缺乏充分的技术规范支撑，不同实验室间因制备工艺差异显著影响测试结果的统一性和可比性。基于上述需求识别，IEC/TC113于2021年前后正式提出新工作项目提案（NP提案），经各成员国投票表决后获得立项批准，项目编号确定为IECTS62607-4-9。标准草案编制阶段历时约两年，起草工作组（WG）广泛吸纳了来自中国、日本、韩国、德国、美国、法国等主要纳米技术研发国家的专家力量，围绕碳纳米材料电极制备工艺参数、硬币电池组装流程规范以及质量控制要求等核心内容开展多轮技术研讨和比对验证。为验证标准技术内容的科学性和可操作性，IEC/TC113组织了国际实验室间比对试验（Round-RobinTest），由多个参与国实验室按照标准草案规定的流程制备硬币电池，并开展电化学性能测试。比对试验结果表明，按照标准草案制备的硬币电池在比电容、等效串联电阻等关键电化学参数上展现出良好的实验室间一致性，验证了标准技术方案的可行性和有效性。委员会草案（CD）阶段，各成员国对标准文本的技术细节、条款表述及规范性要求进行了充分讨论与意见反馈。经过多轮修改和完善，标准草案进入最终国际标准草案（FDIS）阶段并顺利通过各成员国投票。2026年7月14日，IECTS62607-4-9:2026经国际电工委员会正式批准发布。整个研制周期秉承了IEC透明、公开、协商一致的标准制定原则，充分体现了国际社会在纳米储能标准化领域的共识。2.3与同系列标准的衔接IECTS62607-4-9是IECTS62607系列标准“纳米制造-关键控制特性”体系框架下的重要组成部分。该系列标准按照应用对象和测试环节进行模块化划分，形成了一套覆盖纳米材料制备、表征、器件集成与性能评价全链条的标准体系。其中，第4部分“纳米储能”子系列聚焦储能领域纳米材料的电化学特性评测，IECTS62607-4-9作为该子系列的关键分节之一，与同系列其他标准如IECTS62607-4-5（碳纳米材料的电化学特性测试）等形成技术互补，共同构建了较为完整的碳纳米材料电化学测试标准链条。该标准的发布实施，不仅为碳纳米材料电极性能评价提供了标准化的前处理技术规范，也为后续纳米储能系列标准的制定与完善提供了重要的技术基础和参照框架。三、标准主要内容和技术要点3.1标准适用范围与定位IECTS62607-4-9:2026适用于以碳纳米材料（包括但不限于碳纳米管、石墨烯、纳米活性炭等）为电极活性材料、面向双电层电容器应用场景的硬币电池制备与电化学性能测试。标准明确了其在IECTS62607系列标准体系中的定位：作为电化学特性测试的关键前置环节，规定了硬币电池从原材料准备、电极制备到电池组装全流程的标准化操作程序，旨在为用户提供一份可操作、可复现、可审核的实验规程。3.2规范性引用文件标准规范性引用了IECTS62607系列中的相关标准文件（如IECTS62607-4-5等），以确保测试方法体系的一致性和衔接性。同时，标准编制过程中参考了ISO/IEC17025《检测和校准实验室能力的通用要求》关于实验室质量管理的通用原则，确保标准实施过程中的质量管理规范性和结果可靠性。3.3术语和定义标准对碳纳米材料电化学测试和硬币电池制备过程中涉及的关键术语进行了统一界定，包括但不限于：碳纳米材料、双电层电容器、电极活性材料、导电剂、粘接剂、集流体、硬币电池、比电容、等效串联电阻、开路电压等。这些术语定义的统一为不同实验室之间的技术交流和信息互通奠定了语言基础。3.4硬币电池制备的关键技术要求（1）电极浆料配制标准对电极浆料中各组分的配比、分散方式和均匀性提出了明确要求。电极浆料通常由电极活性材料（碳纳米材料）、导电剂（如乙炔黑、科琴黑等）和粘接剂（如聚偏氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE等）组成，三者的比例关系直接影响电极的导电网络结构和机械完整性。标准推荐了典型的浆料配方范围，同时强调应根据碳纳米材料的具体类型和批次特性进行适当调整。（2）电极制备工艺标准对电极薄膜的涂布方式（刮涂、喷涂、丝网印刷等）、涂布厚度控制、干燥温度与时间、电极裁切尺寸及集流体选择等技术参数进行了规范。特别指出，电极薄膜的厚度均匀性和质量负载量（mg/cm²）是影响电化学测试结果的关键因素，应在制备过程中加以严格控制。（3）硬币电池组装流程标准详细规定了硬币电池（CR2032或CR2025等常见型号）的组装流程，包括电极片与隔膜的叠放顺序、电解液的种类选择与注液量控制、电池封口压力等关键工艺参数。电解液的浸润程度和封装质量直接影响电池的欧姆阻抗和自放电行为，因此在组装过程中应严格控制环境条件（如水分和氧含量）。（4）测试条件与数据记录标准对组装后硬币电池的静置时间、测试温度、充放电电流密度、电压窗口设定等测试条件给出了建议，并对应记录的原始数据项目（包括电极质量、活性材料比例、电解液类型与用量、组装环境条件等）提出了明确要求，以确保测试结果的可追溯性。3.5实验室间比对验证IECTS62607-4-9的编制过程中组织开展了国际实验室间比对验证，来自多个国家的参试实验室按照标准草案规定的流程制备并测试了碳纳米材料基硬币电池。结果表明，按照标准流程操作时，各实验室获得的比电容值的相对标准偏差显著低于未采用统一制备流程时的差异水平，验证了标准技术内容的科学性、合理性和有效性。四、主要参与单位介绍4.1中国电子技术标准化研究院中国电子技术标准化研究院（CESI，原工业和信息化部电子工业标准化研究院）是中国电子信息领域标准化工作的国家级核心科研机构，长期承担全国纳米技术标准化技术委员会纳米材料与制品分技术委员会（SAC/TC279/SC1）等标准化技术组织的秘书处工作，在纳米材料检测与表征标准化领域具有深厚的技术积累和丰富的标准化工作经验。在IECTS62607-4-9:2026的研制过程中，中国电子技术标准化研究院作为IEC/TC113中国对口单位的核心支撑机构，深度参与了标准的需求分析、草案编制、国际比对试验以及各阶段意见处理等全流程工作。该院组织国内相关科研院所和产业链上下游企业系统梳理了碳纳米材料电化学特性测试中的标准化需求和技术难点，将国内在碳纳米材料制备、超级电容器电极工程及电化学测试领域积累的实践经验和技术方案融入国际标准草案，为提升该国际标准的技术先进性和适用性发挥了积极作用。中国电子技术标准化研究院建有先进的纳米材料电化学测试实验室，配备了电化学工作站、手套箱系统、硬币电池封装设备及环境控制设施等全套实验条件，具备按照IECTS62607-4-9开展硬币电池制备和电化学特性测试的完整技术能力。依托全国纳米技术标准化技术委员会等工作平台，该院持续面向行业提供标准宣贯培训、技术咨询和验证测试等专业服务，推动国际标准在國內纳米储能产业的落地应用和持续改进。五、标准实施的意义与展望5.1标准实施的行业价值IECTS62607-4-9:2026的发布实施，将从多个层面产生深远的行业影响。促进测试结果互认，降低产业协作成本。统一规范的硬币电池制备流程，有助于消除不同实验室和不同企业之间因制备工艺差异导致的测试结果偏差，提升比电容、倍率性能、循环稳定性等关键电化学参数测试数据的可比性和可重复性。这将有效降低产业链上下游之间的技术对接成本，加速碳纳米材料从实验室研发向产业化应用的转化进程。支撑质量控制和材料分级，引导产业良性竞争。标准提供了统一的材料电化学性能评价依据，使碳纳米材料供应商和超级电容器制造商能够在同一技术标尺下进行材料选型、质量判定和产品分级，有助于构建公平透明的市场秩序，引导产业从“低价竞争”向“质量竞争”转变。推动技术创新和产业升级。标准不仅是对现有技术成果的固化，更是对技术创新方向的引导。通过明确