石墨烯作为锂离子电池负极材料时，可有效提高相应电池的比容量，增强电极和电解液之间的导电接触，改善其充/放电倍率性能。同时，石墨烯柔韧的单原子层二维结构也可有效抑制电极材料在充放电过程中发生体积变化引起的材料膨胀、粉化等，从而提高电池的循环稳定性。
此外，通过化学氧化插层剥离再还原法合成的化学还原石墨烯表面含有特定的含氧化学基团，如羧基、羟基和环氧基等，可为其结构和表面功能改性以及与其他材料的复合供应丰富的反应和键合位点，也为三维超结构石墨烯基复合材料的设计和合成供应多种可能的途径。
由于石墨烯片之间较强的π-π叠合用途，石墨烯可团聚形成类似于石墨的层状结构，进而影响锂离子的嵌脱。这也证明纯石墨烯并非是一种理想的锂离子电池电极材料。
因此，近两年来石墨烯基纳米复合材料，如石墨烯/碳纳米管、石墨烯/碳60(C60)、石墨烯/无机纳米粒子等复合材料被广泛地应用于锂离子电池负极材料研究。通过纳米粒子与石墨烯之间的有效复合，可有效阻止石墨烯片之间的叠合/团聚，有利于锂离子的嵌脱。
石墨烯负极材料在锂离子电池中的发展
1.国际石墨烯发展现状。目前国际上从事石墨烯产业研究的国家包括英国、美国、欧盟、韩国和日本等，各国发展状况不同。
英国：作为石墨烯的诞生地，英国在石墨烯的基础研发方面居于全球领先地位，但从事商业开发的石墨烯公司较少，因此在石墨烯应用方面并非其强项。
美国：美国对石墨烯的研究投入较早，石墨烯产业化和应用进程相对较快，其产业布局也呈现多元化，产业链相比较较完整。
欧盟：欧盟的石墨烯研究起步早且系统性强，并将石墨烯研究提升至战略高度，资金支持力度大，基础研究扎实。
