隨著研究的不斷發(fā)展，高性能鋰電電極材料層出不窮。石墨烯的高導電性、高導熱性、高比表面積、等諸多優(yōu)良特性，一定程度上對解決該問題有著非常重要的理論和工程價值。

石墨烯直接儲鋰的優(yōu)點：

1） 高比容量：鋰離子在石墨烯中具有非化學計量比的嵌入?脫嵌，比容量可達700~2000 mAh/g；

2） 高充放電速率：多層石墨烯材料的層間距離要明顯大于石墨的層間距，更有利于鋰離子的快速嵌入和脫嵌。大多研究也表明，石墨烯負極的容量有540 mA·h/g左右，但由于其表面大量的含氧基團充放電過程中分解或與Li+發(fā)生反應(yīng)造成電池容量的衰減，其倍率性能也受到較大影響。

雜原子的摻雜帶來的缺陷會改變石墨烯負極材料的表面形貌，進而改善電極-電解液之間的潤濕性，縮短電極內(nèi)部電子傳遞的距離，提高Li+在電極材料中的擴散傳遞速度，從而提高電極材料的導電性和熱穩(wěn)定性。

但石墨烯材料直接作為電池負極仍然存在一些缺點，包括：

1）制備的單層石墨烯片層極易堆積，比表面積的減少使其喪失了部分高儲鋰空間；

2）首次庫倫效率低，一般低于 70%。由于大比表面積和豐富的官能團，循環(huán)過程中電解質(zhì)會在石墨烯表面發(fā)生分解，形成SEI 膜；同時，碳材料表面殘余的含氧基團與鋰離子發(fā)生不可逆副反應(yīng)，造成可逆容量的進一步下降；

3）初期容量衰減快；

4）電壓平臺及電壓滯后。因此，為解決存在的這一系列問題，將石墨烯和其他材料進行復(fù)合制作成石墨烯基復(fù)合負極材料成為現(xiàn)在鋰電池研究的熱點和鋰電負極材料發(fā)展的一個方向。

對于鋰電負極材料而言，過渡金屬氧化物或具有前景的Si基材料進行石墨烯摻雜后在比容量、電壓特性、內(nèi)阻、充放電性能、循環(huán)性能、倍率性能等電化學性能方面已經(jīng)表現(xiàn)出了優(yōu)異的特性。石墨烯基中雜原子摻雜引入了更多的表面缺陷，提高石墨烯材料的電導率，得復(fù)合材料擁有更優(yōu)良的性能。