石墨烯具备优良的储锂功能，可以直接作为锂离子电池的负极材料。之前国内报道了石墨烯的储锂性能，石墨烯的比容量为540mAh/g。可用于锂离子电池，当电流密度为100mA/g时，石墨烯的首次可逆比容量达到1264mAh/g，当电流密度增加5倍时，可逆比容量明显减少。
但不容乐观的是，该石墨烯锂电池首次不可逆比容量损失达到30%以上。在电流密度减少至首次一半时，比容量提高了。通过氢气热还原法制备的石墨烯经过50次循环平均库仑效率即可达到97%。
由此可见，制备过程中锂离子在石墨烯层间的脱嵌是由于含氧官能团的消失和夹层间距的增加引起的。此外，石墨烯片层容易汇集堆积成多层结构，因而有其因高比表面积而具备的比较高的储锂空间的劣势，但是石墨烯却可以作为一种优异的改性材料在复合电极材料石墨烯具备优良的储锂功能，可以直接作为锂离子电池的负极材料。
