基于石墨烯的锂离子电池负极材料设计研究进展
高功率石墨电极在锂离子电池中的应用研究
高功率石墨电极在锂离子电池中的应用研究摘要：随着移动电子设备和电动汽车的快速发展，锂离子电池作为新一代高能量密度和高功率密度电池的代表，受到广泛关注。
而石墨电极作为重要的锂离子电池材料之一，在锂离子储能领域有着重要的应用价值。
本文旨在探讨高功率石墨电极在锂离子电池中的应用研究，并分析其优势与挑战。
引言：锂离子电池是一种以锂离子的嵌入/脱嵌过程来存储和释放电能的器件。
石墨电极作为锂离子电池的负极材料，具有很高的比能量和循环寿命，然而在高功率应用中的表现并不理想。
为了满足日益增长的高功率应用需求，研究人员开始寻找提高石墨电极功率特性的方法。
高功率石墨电极的开发将为电动汽车和可穿戴设备等领域的应用带来重要的突破。
1. 高功率石墨电极的优势和特点：石墨电极作为负极材料有着以下优势：1）丰富的资源，低成本制备；2）较高的比能量和循环寿命；3）良好的化学和物理稳定性。
而高功率石墨电极在这些基础上还具有如下特点：1）高电导率，有助于提高电池的输出功率；2）较低的内电阻，减少能量损失；3）良好的嵌入/脱嵌动力学特性，提高电池充放电速度。
2. 高功率石墨电极改进的方法：为了提高石墨电极的功率特性，研究人员采取了一系列改进方法，包括结构优化、添加剂掺杂和导电性调控等：1）结构优化：通过改变石墨电极的晶格结构和孔隙性质，提高锂离子扩散速率；2）添加剂掺杂：添加锂盐或其他金属氧化物等添加剂，改善石墨电极的电化学性能；3）导电性调控：通过控制石墨电极的导电性，降低内电阻并提高功率输出。
3. 高功率石墨电极的应用：在锂离子电池领域，高功率石墨电极已经得到了广泛的应用。
一方面，在电动汽车领域，高功率石墨电极可以提供更高的输出功率和更短的充电时间，以满足电动车辆对高功率的需求；另一方面，在可穿戴设备和移动电子设备领域，高功率石墨电极可以提高设备的使用时间和续航能力，提供更好的用户体验。
4. 高功率石墨电极的挑战和前景：尽管高功率石墨电极在锂离子电池中的应用取得了很大的成功，但仍然存在一些挑战：1）易发生石墨烯化，导致电化学性能损失；2）表面的锂离子聚集和金属锂枝晶的生长，导致安全性问题。
石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用
石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用摘要：随着近几年石墨烯的研究进展，在复合材料领域石墨烯扮演的角色越来越重要。
随着科技的发展，锂离子电池应用的范围越来越广。
负极材料作为锂离子电池重要部分，越来越多的被人们研究开发。
基于此，文章就锂离子电池负极材料中石墨烯的应用加以分析和探讨。
关键词：锂离子电池；负极材料；石墨烯随着科技的发展，锂电池凭借高电压、高能量密度、良好的循环性能、低自放电等突出优势在人们生活中的应用越来越广泛。
在锂离子电池中电位比较低的一端叫负极，在原电池中起氧化作用。
锂电池中负极所需要的材料为负极材料。
根据实际生产中锂离子电池生产成本核算，负极材料成本约占比锂电池总成本的1/4~1/3，因此负极材料的研究至关重要。
一、什么是石墨烯石墨烯是由单层碳原子排列成六边形晶格而形成的一种异形体。
自然界中有许多它的“同胞兄弟”如石墨、钻石、碳、碳纳米管。
这些都是碳的其他异形体。
石墨烯他的化学结构很简单，作为一种新型的材料，将会变得极其容易获得，不会像之前难以获得的材料那么昂贵，这将会使价格变得低廉，也让人们更容易所接受。
再说它的空间结构，它的形状是一种类似足球比赛中守门员的球网，是一种薄膜，是一种六角型晶格平面的薄膜，是一种只有一个碳原子的厚度二维材料，是一种新型的、坚固的二维材料，这就区别了和三维材料的区别，在后面我们会说出石墨烯也是可以由二维材料变成三维材料的。
石墨烯具有一些不同于其他材料的一些特性，他是最坚固的材料，它能传导热量和电能，它几乎是透明的。
所以相较于之前用于储能材料，和用于光电催化方面的材料，石墨烯具有着一些得天独厚的优势，也意味这在这些方面上，石墨烯将会得到更为广泛的使用。
二、石墨烯的制备技术目前我们国家在研究石墨烯生产方法时主要有两个方向，分别是物理法制备和化学法制备。
利用微机械剥离法能够得到高质量的石墨烯，但是由于此种方法处理出来的石墨烯通常尺寸较小，应用范围不广阔因此并不适合大规模生产，目前比较适用的还是化学方法，化学方法总共分为两种，一种是化学气象沉积法，这种方法通常是用Ni，Ru等一些过度金属来做基底，在利用甲烷和乙烯等一些小分子来高温气态的条件下发生一些化学反映，在基底层可以生长出石墨烯，这种方法目前主要用来制备墨烯薄膜，但是由于使用过渡金属作为基底，成本相对比较高。
浅谈锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展
112AUTO TIMENEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车现代化社会，各种人工智能技术、大数据平台或者是电力能源的全面发展，都在不断的提高各行业内部运行设备所需要的电能，而对于目前使用广泛的电力能源储存设备锂离子电池，怎样在保障自身效益扩大的同时，满足不同消费群体的需求，还需要作出全面改革，例如：如何扩充储锂容量、提高倍率性能及循环稳定性等，而对锂离子电池关键构件进行分析，起到核心作用的就是石墨负极材料。
对此，石墨负极材料的性能，对锂离子电池后期发展和使用效益有着决定性作用。
再加上石墨导电效率优良，还具备良好的锂离子嵌入、脱出性能，多种优势条件也最终使得石墨变成锂离子电池体系当中使用率为最高、商业化程度为最广泛的负极材料。
但是由于受石墨微观结构客观因素影响，造成石墨理论储锂容量只能达到372mA.h/g，从而出现了电解液兼容性较差、体积膨胀率过高等问题，最终严重影响到了电极能量的密度以及循环稳定性。
对此，意识到问题的严重性，若是要想让实现石墨负极材料性能综合性提升，目前已有诸多国内外重量级研究人员投入到对石墨负极材料改性研究工作当中，也做到了多角度、多层面的研究分析，同时也取得了一定的成果。
1 锂离子电池的电化学机理及石墨嵌锂机制作为一种正常锂离子浓差电池，锂离子电池可分为正极、负极、隔膜、电解液等。
设置石墨负极、LiCoO 2正极，然后综合以上因素，研究锂离子电池的工作机制，可以看出，在对其进行充电期间，清晰看到锂离子在正极LiCoO 2晶格中顺利脱出，而后锂离子循序渐进扩散到电解液中，并在最后穿过隔膜而进入到石墨负极层。
整个过程中，为充分保障电荷之间平衡度，会有同等数量的电子在正极中释放出来，并从外电流路流到石墨负极中，此时会构建出一个回路整体[1]。
而在放电过程中，负极石墨层间的锂离子又开始慢慢脱出，再经电解液，最后返回并嵌入到LiCoO 2晶格中，此时电子会经外电流路传输到正极，这样就可以实现以此充电、放电循环。
《2024年基于石墨烯的锂离子电池负极材料的研究》范文
《基于石墨烯的锂离子电池负极材料的研究》篇一一、引言随着科技的发展和社会的进步，能源问题已成为全球共同关注的焦点。
锂离子电池因其高能量密度、长寿命和环保等优点，被广泛应用于电动汽车、电子设备等领域。
然而，传统锂离子电池的负极材料存在着一些不足，如容量低、循环性能差等。
因此，开发新型高性能的锂离子电池负极材料具有重要意义。
近年来，基于石墨烯的锂离子电池负极材料因其独特的结构和性能受到了广泛关注。
本文将重点研究基于石墨烯的锂离子电池负极材料，分析其制备方法、性能及改进方向。
二、石墨烯的基本性质与结构石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有优异的导电性、导热性、机械强度和较大的比表面积。
这些特性使得石墨烯在锂离子电池负极材料中具有巨大的应用潜力。
石墨烯的片层结构可以为锂离子提供更多的嵌入位点，从而提高电池的容量。
此外，石墨烯的优异导电性有助于提高电池的充放电速率。
三、基于石墨烯的锂离子电池负极材料的制备方法1. 化学气相沉积法：通过在高温下使碳源气体分解，并在基底上沉积石墨烯。
该方法可以制备出高质量的石墨烯薄膜，但成本较高，生产效率较低。
2. 液相剥离法：利用溶剂剥离石墨得到单层或多层石墨烯。
该方法工艺简单，成本低，但产物中杂质较多，影响电池性能。
3. 化学氧化还原法：通过化学氧化天然石墨得到氧化石墨，再通过还原得到石墨烯。
该方法工艺成熟，可实现大规模生产。
四、基于石墨烯的锂离子电池负极材料的性能研究基于石墨烯的锂离子电池负极材料具有较高的理论容量和良好的循环性能。
在充放电过程中，锂离子可以在石墨烯片层间嵌入和脱出，从而实现能量的存储和释放。
此外，石墨烯的优异导电性有助于提高电池的充放电速率，降低内阻。
然而，在实际应用中，还需解决石墨烯材料的一些问题，如容量衰减、循环稳定性等。
五、性能改进措施及研究进展针对基于石墨烯的锂离子电池负极材料存在的问题，研究者们提出了多种改进措施。
1. 纳米结构化：通过制备具有特殊纳米结构的石墨烯材料，如三维网络结构、多孔结构等，提高材料的比表面积和嵌锂能力，从而提高电池性能。
石墨烯负极材料
石墨烯负极材料石墨烯是一种由碳原子通过化学键连接形成的二维晶体结构，具有高度的机械强度、导电性和导热性。
石墨烯的发现引起了全球科学界的广泛关注，并被认为是未来材料科学领域的重要发展方向之一。
近年来，石墨烯在电池领域的应用也逐渐受到了人们的关注，特别是在负极材料方面的应用。
本文将介绍石墨烯作为负极材料的研究进展和应用前景。
一、石墨烯的优势作为一种新型材料，石墨烯具有以下优势：1. 高度的导电性和导热性。
石墨烯的电子在平面内运动受到很少的阻碍，因此具有极高的电导率和热导率，这使得石墨烯作为电池负极材料具有良好的传输性能。
2. 高度的机械强度。
石墨烯的单层结构非常薄，但具有高度的机械强度和韧性，这使得石墨烯在电池的循环过程中能够承受较大的应力和变形。
3. 高度的化学稳定性。
石墨烯的碳-碳键结构非常稳定，能够抵御化学腐蚀和氧化，这使得石墨烯在电池中能够长期稳定地工作。
二、石墨烯作为负极材料的研究进展目前，石墨烯作为电池负极材料的研究主要集中在以下几个方面： 1. 石墨烯的制备方法。
目前，石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法等，其中化学还原法是最常用的方法之一。
这些方法可以制备出高质量的石墨烯，为其在电池负极材料方面的应用提供了基础。
2. 石墨烯的改性。
为了进一步提高石墨烯作为负极材料的性能，研究人员对石墨烯进行了各种改性，如掺杂、氧化、还原等，以增加其容量、循环性能和稳定性。
3. 石墨烯的应用。
石墨烯作为电池负极材料的应用主要包括锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等。
研究表明，石墨烯作为负极材料具有高的比容量、良好的循环性能和高的放电平台，能够提高电池的能量密度和循环寿命。
三、石墨烯作为负极材料的应用前景随着人们对新型材料的需求不断增加，石墨烯作为负极材料的应用前景也越来越广阔。
石墨烯作为电池负极材料的应用前景主要体现在以下几个方面：1. 提高电池能量密度。
石墨烯具有高的比容量和良好的循环性能，能够提高电池的能量密度，满足人们对高能量密度电池的需求。
锂电池石墨烯负极材料生产项目可行性研究报告
锂电池石墨烯负极材料生产项目可行性研究报告可行性研究报告：锂电池石墨烯负极材料生产项目一、项目背景与目标随着移动电子设备和新能源汽车的普及，锂电池作为一种高能量密度的能源储存装置，需求量不断增加。
石墨烯是一种新兴材料，具有优异的导电性和机械性能，被广泛应用于新能源领域。
本项目旨在建设一座锂电池石墨烯负极材料生产基地，满足市场对于高性能锂电池的需求。
二、市场前景分析1.锂电池市场：锂电池市场近年来快速增长，主要驱动因素是新能源汽车市场的快速发展。
根据市场调研数据，预计全球锂电池市场规模将在2025年达到600亿美元。
2.石墨烯市场：石墨烯作为一种新兴材料，具有广阔的应用前景，尤其是在能源存储领域。
根据市场预测，2025年全球石墨烯市场规模将达到160亿美元。
三、技术可行性分析1.石墨烯制备技术：目前，石墨烯的制备主要有机化学还原法和化学气相沉积法。
这两种方法成熟且工业化程度较高，具备一定的规模生产能力。
2.锂电池应用技术：锂电池是目前广泛应用于移动电子设备和电动汽车等领域的能源储存装置，其技术已相对成熟。
石墨烯作为负极材料，在提高锂离子导电速度和储能密度方面具有独特优势。
四、投资可行性分析1.投资规模：初步估算，该项目投资规模约为5000万元人民币。
2.预期收益：根据市场需求和竞争对手分析，预计项目达到满产后，年销售收入约为8000万元人民币，净利润约为2000万元人民币。
3.投资回收期：按照预期净利润和投资规模计算，初步估计投资回收期在5年左右。
4.投资风险：该项目存在市场风险、技术风险和供应链风险等，但由于石墨烯材料具有广泛的应用前景和市场需求，投资风险可控性较高。
五、经济效益分析1.就业机会：预计该项目建成后，将直接提供100个就业机会，带动相关产业发展，间接创造更多就业岗位。
2.增加地方税收：项目投产后，将带动相关产业链的发展，增加地方税收收入。
3.推动区域经济发展：本项目的建设将进一步推动区域新能源产业的发展，提升整个区域的经济水平。
锂离子电池新型碳负极材料的研究
锂离子电池新型碳负极材料的研究锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池之一，其在移动电子设备、电动汽车以及储能系统中具有重要的地位。
然而，锂离子电池的性能仍然存在一些挑战，如容量衰减、寿命短等问题。
为了克服这些问题，研究人员一直在寻找新型的碳负极材料。
近年来，许多研究机构和学者都致力于开发新型碳负极材料，以提高锂离子电池的性能。
目前已经发现了许多有潜力的材料，如石墨烯、碳纳米管、多孔碳等。
这些新型碳负极材料具有独特的结构和性质，可以提高锂离子电池的能量密度、循环稳定性和快速充放电性能。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶体结构材料，具有高导电性、高比表面积和优异的机械性能。
石墨烯作为锂离子电池负极材料的研究热点之一，已经取得了一些令人瞩目的成果。
研究人员通过改变石墨烯的结构和形态，成功地提高了锂离子电池的循环寿命和容量保持率。
例如，将石墨烯与硅纳米颗粒复合，可以有效缓解硅负极的体积膨胀问题，提高电池的稳定性和循环寿命。
碳纳米管是一种中空的碳纳米材料，具有优异的导电性和机械性能。
研究人员发现，将碳纳米管引入锂离子电池负极材料中，可以提高电池的循环稳定性和快速充放电性能。
此外，碳纳米管还可以作为导电网络，改善锂离子电池的电子传导性能。
多孔碳是一种具有高比表面积和丰富孔结构的碳材料。
研究人员发现，多孔碳可以提供更多的储存空间，增加锂离子电池的能量密度。
同时，多孔碳还可以提高电池的离子传输速度，改善电池的充放电性能。
除了上述提到的材料，还有许多其他新型碳负极材料被研究人员关注和探索。
例如，石墨烯氧化物、碳纳米球、碳纳米棒等材料都具有一定的潜力。
这些材料在锂离子电池领域的应用前景非常广阔，有望进一步提高锂离子电池的性能。
新型碳负极材料的研究对于提高锂离子电池的性能具有重要意义。
通过改变材料的结构和性质，可以有效地提高电池的能量密度、循环稳定性和快速充放电性能。
随着研究的不断深入，相信锂离子电池的性能将会得到进一步的提升，为电子设备和能源领域的发展做出更大的贡献。
锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展
锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展一、内容描述通过调整石墨晶体的结构，可以有效地提高其作为锂离子电池负极材料的性能。
通过施加高压等静压处理，可以减小石墨颗粒之间的嵌合程度，从而提高其电化学性能。
利用化学气相沉积法（CVD）制备的石墨负极材料具有更加规整的表面形貌，有利于锂离子的嵌入和脱出。
表面修饰是一种有效的改性和优化石墨负极材料的方法。
通过物理或化学手段，在石墨表面引入特定的官能团或纳米结构，可以提高其在锂离子电池中的稳定性。
利用有机溶剂或水溶性聚合物对石墨进行包覆处理，可以有效防止石墨表面的锂枝晶生长，从而提高电池的安全性。
石墨负极材料的颗粒形貌对其电化学性能也有重要影响。
通过控制石墨的成核、生长和集料过程，可以制备出具有一定形状、粒度和分布的石墨负极材料。
特定形貌的石墨负极材料具有更高的比表面积和更低的锂离子扩散电阻，有利于提高电池的能量密度和功率密度。
石墨负极材料的组成对其性能也有一定的影响。
通过添加其他元素或化合物，可以改善石墨负极材料的结构稳定性和电化学性能。
在石墨中添加硅、锡等元素，可以增加石墨的理论嵌锂容量；添加硫、氮等元素，可以作为锂离子电池的电解质和吸附剂，提高电池的循环稳定性。
《锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展》将围绕石墨负极材料的结构改良、表面修饰、形貌调控和组成优化等方面进行深入探讨，以期推动锂离子电池技术的不断发展和应用领域的拓展。
1. 锂离子电池的发展历程金属锂插层电池时代 (1970s1980s)：在该阶段，研究人员开始关注锂插层化合物，例如LiMn2O4等，作为新一代蓄电池的可行性。
这些早期的锂离子电池使用金属锂作为阳极，然而由于金属锂在充放电过程中会产生锂枝晶，导致电池循环性能较差，因此该方法并未实现大规模商业化应用。
锂离子动力电池的诞生 (1990s)：为解决金属锂插层电池存在的体积膨胀和锂枝晶问题，研究者们开始探索石墨类材料作为锂离子电池的负极。
天然石墨因其出色的循环稳定性、高比容量和低成本成为首选的负极材料。
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基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展院系：材料科学系专业：材料学姓名：雷冰冰学号：14210300023基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展摘要：锂离子电池因其质量轻、能量密度大、安全的优点，广泛应用于便携式电子设备领域，逐步成为了应用最佳和最有发展前途的能源。
为了进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命，需要进一步开发新的负极材料。
由于石墨烯具有优越的导电性、超高的比表面积和很好的机械强度等特点, 其在锂离子电池负极材料方面显示出潜在的应用前景[1]。
本文综述了目前世界上对于基于石墨烯材料的锂离子电池负极材料的研究现状。
并对现有研究存在的不足做出了评价和预测了未来的研究方向。
关键词：锂离子电池；负极材料；石墨烯前言：相比其他可充二次电池，锂离子电池中具有高的比容量、相对低的自放电、长的循环寿命和小的环境污染等优点，被广泛应用于便携式电子设备中。
近几年能源环境问题及世界各国发展电动车的需求，因此迫切需要开发更高能量密度(高比容量)、更高功率密度(高的倍率性能)和更长循环寿命(优越的循环性能)的锂离子电池。
锂离子电池电化学性能的提高关键因素在于其正负极材料的提升。
目前，商业化的锂离子电池负极材料石墨具有理论比容量低(372 mAhg-1)和锂离子传输系数低(10-7~10-10cm2s-1)等缺点严重限制了锂离子电池性能的进一步提升。
因此，开发设计高比容量、高倍率性能和优越循环性能的新型锂离子电池负极材料至关重要。
新型纳米碳材料-石墨烯具有优异的导电性、超高的比表面积和很好的机械强度等优点，被认为是最有潜力的锂离子电池负极材料[2]。
是当前科学领域研究的热点。
但是，石墨烯纳米片层之间由于范德华力作用容易发生堆积或团聚等问题，并且常用的化学合成法得到的石墨烯一般具有较多的残余含氧官能团；这些因素都会影响石墨烯作为负极材料的循环性能和倍率性能。
因此，对石墨烯材料的结构改进、表面官能团改性以及运用掺杂、复合等手段来改进石墨烯作为锂离子电池负极材料的研究是当今的热点。
本文就以上几个方面对最新的石墨烯基锂离子电池负极材料研究进展进行了综述，并对目前存在的问题和未来发展方向提出了自己的看法。
石墨烯基材料储锂性能：1、原理解释：材料的性能是由其结构决定的。
弄清楚性能背后的结构性原理对实验的可重复性意义重大，并对未来的继续研究具有重要的指导和预测作用。
因此，机理解释方面的研究工作是非常重要的部分。
Nasir[3]等人总结了前人有关石墨烯及其衍生材料在能量存储和转换方面的制备和应用，得出石墨烯复合材料的性能不仅依靠单独组分的性能，也与它们之间的相互作用有很大的关系；所以控制复合物中组分配比，密度，化学键的种类以及空间结构是很关键的。
同时，该课题组也提出了一些建设性的看法，可以通过掺杂不同元素或者采用3D结构以防止石墨烯重新堆叠，露出石墨烯表面；可以通过改善晶体与石墨烯之间的物理化学作用提高石墨烯复合材料在使用中的稳定性等。
Chananate[4]等人运用密度泛函理论对锂原子在二维石墨烯表面的吸附和扩散进行了研究。
发现当二维石墨烯材料的维数向准一维转变时，出现了扶手椅或之字型边缘。
进一步研究发现，这种边缘结构不仅影响了石墨烯碳材料对锂原子的吸收，还影响着锂原子在石墨烯中的扩散。
他们通过模拟预测了边缘处锂原子扩散通道的形成，且在此前提下锂原子会向边缘扩散。
而锂原子沿边缘通道扩散的能垒要比在石墨烯内部低0.15eV,这就使得锂原子的扩散速率将提高两个数量级。
因此，他们预测制备含有这种边缘结构的石墨烯材料用作锂离子电池负极材料，将会大大提升其性能。
2、石墨烯材料的结构改进：石墨烯材料的结构改进主要是达到石墨烯的多孔化。
石墨烯多孔化一方面可以增加锂离子的传输速度和增加电解液和电极材料的接触面积，另一方面石墨烯多孔化也可以防止石墨烯片层之间的重新堆积。
因此很多研究者开始通过各种不同的方法设计得到多孔石墨烯材料。
Cai[5]等人利用模板法设计合成了一种超薄壳状的空心石墨烯球。
这种空心球具有248.3m2g-1的比表面积，孔径约5nm且孔与孔之间相互联通。
该材料即使在5Ag-1的电流密度下充放电，比容量仍能达到249.3mAhg-1。
在1Ag-1的电流密度下充放电100圈以后，其容量保持率达到97.1%。
显然，这种石墨烯材料的独特结构是其优越性能的原因。
Biwei Xiao[6]等人在前人对石墨烯纳米带材料研究的基础上，将目光放在控制碳纳米管的展开程度上，具体探究了不同碳纳米管的展开程度下，石墨烯负极材料的电化学性能。
他们运用酸溶液解离的方法制备了从表面蚀刻的碳纳米管到完全展开的石墨烯材料，用FESEM、TEM观察样品表面形貌，并用恒电流充放电实验对材料储锂性能进行探索。
他们的结论是，在碳纳米管展开初期，缺陷的增加导致了存储能力增加，因此比容量呈上升趋势；而到了后期，碳纳米管表面的脱离导致了储锂能力的下降，比容量随之下降。
3、石墨烯材料的掺杂：对于掺杂石墨烯，目前研究的比较多的是氮掺杂石墨烯和硼掺杂石墨烯。
在锂离子电池应用方面，氮掺杂被认为是有效增加石墨烯倍率性能的途径之一，因为氮掺杂可以增加石墨烯的活性位点和导电性。
而硼掺杂则能有效提高石墨烯的储锂容量。
Wu[7]等人先用氧化热解法制备了传统石墨烯材料，然后将石墨烯分别置于NH3和BCl3气氛下煅烧，分别成功的制备了氮掺杂和硼掺杂的石墨烯材料。
掺杂后的石墨烯具有二维结构、无序的表面形态和杂原子缺陷。
且具有好的电解液润湿性，高的热稳定性和导电性。
使其在作为负极材料方面性能有很大的提升。
在50mAg-1的电流密度下，其可逆比容量能分别达到1043mAhg-1(氮掺杂)和1549mAhg-1(硼掺杂)，且具有更高的库伦效率和更好的循环性能；更惊人的是该掺杂石墨烯材料在25Ag-1电流密度下还有199mAhg-1和235mAhg-1。
作者认为好的性能归结于以上的结构特征有利于电子传输，并且能使锂离子的嵌入/脱嵌更加快速的完成。
4、石墨烯基复合材料：石墨烯与金属氧化物活性材料复合可以增加活性材料的电化学性能。
石墨烯可以提高纳米活性材料的导电性和分散性，纳米活性材料也可以防止石墨烯的重新堆积，两者的协同效应提高了石墨烯和金属氧化物复合材料的电化学性能。
另外，石墨烯与碳纳米管和富勒烯的复合也是研究的热点。
Jian Lin[8]等人利用浸渍还原的方法合成了石墨烯纳米带与Fe3O4的纳米复合材料。
即将部分解离的碳纳米管浸渍到FeCl3的甲醇溶液中，然后用Na/K还原Fe的同时，生成的氢气诱发了碳纳米管的进一步解离，生成石墨烯。
此时的产物便是负载有纳米Fe颗粒的石墨烯材料，最后对样品煅烧便得到石墨烯与Fe3O4的纳米复合材料。
然后将这种复合材料做成电极，通过循环充放电探究其性能。
结果是Fe3O4的加入有效提高了石墨烯的电化学性能。
在前面20个循环中，改复合材料的比容量达到了1100mAhg-1，之后就维持在910mAhg-1的水平上，不仅如此，作者还探究了该电极在电流密度达到2A/g时的情况，其比容量能维持在540mAhg-1的水平上，仍然比石墨的性能要高出很多。
Jian Lin[9]课题组又探索了氧化锡与石墨烯纳米带的复合材料作为锂离子电池的负极材料。
首先用金属钠/钾刻蚀碳纳米管以获得石墨烯纳米带材料，然后利用化学方法合成10nm左右的氧化锡晶体，将氧化锡均匀的分散到石墨烯纳米带层上，便得到了该复合材料。
利用该复合材料制备的电极的循环能力得到增强，比容量达到1130mAhg-1，不仅如此，用羧甲基纤维素钠作为连接材料后，该电极的循环能力得到进一步增强，50次循环后，在电流密度为100mAg-1时比容量还可以达到825mAg-1，同时在电流密度为2Ag-1时，比容量也可以达580mAhg-1。
EunJoo Yoo[10]等人通过控制石墨烯纳米片材料的层结构，探索了石墨烯纳米片材的锂离子储存性能。
他们通过剥离石墨晶体的方法制得单原子层的石墨烯材料，单原子层的石墨烯经过再组装形成多层的石墨烯材料。
在石墨烯片材的重组装过程中加入碳纳米管或者富勒烯，就可以制备出不同层间距的石墨烯材料。
作者对样品材料的电化学性能进行测试，得到其比容量分别达到540mAhg-1和730mAhg-1，并探究了该材料的储锂能力与片层间的距离的相关性，研究结果表明随着片层间距离的增大，石墨烯纳米片的储锂能力也随着增大。
Wook Ahn[11]等人通过前人的研究得出结论，对于氧化石墨而言，随着氧含量的增加，其解离得到石墨烯越容易；且不同氧含量的氧化石墨得到的石墨烯的层间距不同。
他们首先用不同的方法分别合成了不同的氧化石墨，命名为GOI,GOK；然后利用微波诱导还原法分别将这两种氧化石墨制成石墨烯纳米片RGOK、RGOI。
然后他们用XRD 表征了石墨烯材料的层间距，用XPS表征了样品材料中的C/O比例，用TEM、SEM表征了材料的形貌以及合成过程。
实验得到的石墨烯材料RGOK用于负极材料时展现出了很好的电化学性能，其比容量达到了1079mAhg-1，且循环性能优异。
总结与展望：可以看出，目前在石墨烯的结构改进、掺杂和制备复合体系方面方面我们已经取得了一些可喜的进展。
新的改性石墨烯材料比容量最高已经达到了1500mAhg-1之多，大电流充放电性能和循环性能也有了很大程度上的提升，有望成为下一代高性能锂离子电池负极材料。
但是石墨烯作为负极材料时，依然表现出库伦效率低和电压滞后等问题，可能阻碍其商业化应用。
并且，石墨烯材料的成本目前来说相对较高，长达数千次的循环要求能否达到也属位置；因此石墨烯基锂离子电池负极材料的商业化还有很长一段路要走。
但是，石墨烯与商业化的石墨都属于碳材料中的一种，因此深入研究比较石墨烯负极材料和其他种类的碳负极材料的充放电行为和原位表征石墨烯嵌脱锂的过程中元素组成和结构变化，对于阐明石墨烯的储锂机理和揭示电压滞后和库伦效率低的原因具有重要意义，因此需要进一步研究。
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