绿色”的能量储运体系已成为当前能源领域的关注热点，锂电作为其中重要的一个分支，其性能的提升是科研工作者关注的重点。随着研究的不断发展，高性能锂电电极材料层出不穷。实际应用中，所制备材料性能无法完全发挥是制约其实现高能量密度、高功率密度的关键。石墨烯的高导电性、高导热性、高比表面积、等诸多优良特性，一定程度上对解决该问题有着非常重要的理论和工程价值。石墨烯在用作锂离子电池正负极材料方面具有以下优势：
1） 石墨烯具有超大的比表面积（2630 m2/g），可降低电池极化，从而减少因极化造成的能量损失。
2） 石墨烯具有优良的导电和导热特性，即具备良好的电子传输通道和稳定性。
3） 石墨烯片层的尺度在微纳米量级，远小于体相石墨的，这使得Li+在石墨烯片层之间的扩散路径缩短；片层间距的增大也有利于Li+的扩散传输，有利于锂离子电池功率性能的提高。
下文主要总结了石墨烯在锂电正负极电极材料中的应用及其优势。
1. 石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用
石墨烯直接作为锂离子电池负极材料
石墨烯直接储锂的优点：1） 高比容量：锂离子在石墨烯中具有非化学计量比的嵌入−脱嵌，比容量可达700~2000 mAh/g；2） 高充放电速率：多层石墨烯材料的层间距离要明显大于石墨的层间距，更有利于锂离子的快速嵌入和脱嵌。大多研究也表明，石墨烯负极的容量有540 mA·h/g左右，但由于其表面大量的含氧基团充放电过程中分解或与Li+发生反应造成电池容量的衰减，其倍率性能也受到较大影响。
杂原子的掺杂带来的缺陷会改变石墨烯负极材料的表面形貌，进而改善电极-电解液之间的润湿性，缩短电极内部电子传递的距离，提高Li+在电极材料中的扩散传递速度，从而提高电极材料的导电性和热稳定性。例如掺杂的N、B原子可使石墨烯的结构发生形变（图1），在50 mA/g倍率下充放电，容量为1540 mAh/g，且掺杂N、B 后的石墨烯材料可以在较短的时间内进行快速充放电，在快速充放电倍率为25A/g下，电池充满时间为30s［2］。
但石墨烯材料直接作为电池负极仍然存在一些缺点，包括：1）制备的单层石墨烯片层极易堆积，比表面积的减少使其丧失了部分高储锂空间；2）首次库伦效率低，一般低于 70%。由于大比表面积和丰富的官能团，循环过程中电解质会在石墨烯表面发
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