理想的石墨烯是真正的表面性固體，其所有碳原子均暴露在表面，具有用作鋰離子電池正負極材料的獨特優勢：
1）石墨烯具有超大的比表面積（2630m2/g），比表面積的增大可以降低電池極化，減少電池因極化造成的能量損失。
2）石墨烯具有優良的導電和導熱特性，即本身已具有了良好的電子傳輸通道，而良好的導熱性確保了其在使用中的穩定性。
3）在聚集形成的宏觀電極材料中，石墨烯片層的尺度在微納米量級，遠小于體相石墨的，這使得Li+在石墨烯片層之間的擴散路徑較短；而且片層間距也大于結晶性良好石墨的，更有利于Li+的擴散傳輸。因此，石墨烯基電極材料同時具有良好的電子傳輸通道和離子傳輸通道，非常有利于鋰離子電池功率性能的提高。
商業化鋰離子電池石墨負極的理論容量為372mA·h/g。為實現鋰離子電池的高功率密度和高能量密度，提高鋰離子電池負極材料的容量是一個關鍵性問題。無序或比表面積高的熱還原石墨烯材料具有大量的微孔缺陷，能夠提高可逆儲鋰容量。
因此，相對石墨材料，石墨烯的儲鋰優點有：
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，比容量可達到700~2000mA·h/g，遠超過石墨材料的理論比容量372mA·h/g（LiC6）；
2）高充放電速率：多層石墨烯材料的面內結構與石墨的相同，但其層間距離要明顯大于石墨的層間距，因而更有利于鋰離子的快速嵌入和脫嵌。
3、理想很豐滿，現實很骨感
這樣看來，石墨烯作為負極材料簡直就是太完美了！但是，金無足赤，人無完人，石墨烯這種理想材料還是有缺陷的，而且還不是小缺陷，
1）制備的單層石墨烯片層極易堆積。喪失了因其高比表面積而具有的高儲鋰空間的優勢；
2）首次庫倫效率低。由于大比表面積和豐富的官能團及空位等因素，循環過程中電解質會在石墨烯表面發生分解，形成SEI膜，造成部分容量損失，因此首次庫倫效率與石墨負極相比明顯偏低，一般低于70%；同時，碳材料表面殘余的含氧基團與鋰離子發生不可逆副反應，填充碳材料結構中的儲鋰空穴，造成可逆容量的進一步下降；
3）初期容量衰減快。一般經過十幾次循環后，容量才逐漸穩定；
4）存在電壓平臺及電壓滯后等缺陷。
所以，將石墨烯和其他材料進行復合制作成石墨烯基復合負極材料是現在鋰電池研究的熱點，也是今后發展的趨勢。
這方面大家做了非常多的工作，但是主要問題還是糾結于以下幾點：
1）石墨烯和石墨烯復合電極在比容量、電壓特性、內阻、充放電性能、循環性能、倍率性能等電化學性能方面已經表現出了優異的特性。但是，碳質材料微觀結構的復雜性，材料結構和電極的電化學性能間的關系制約著高性能、高效能鋰離子電池的發展。
2）鋰鹽電解質在碳負極表面形成鈍化薄膜（SEI膜），致使石墨烯電極在首次充放電過程中的庫倫效率只有50%~70%，不可逆比容量損失高達30%~50%。
3）為了進一步解決目前存在的循環壽命差、快速大電流充放電性能不佳、能量密度和功率密度較低等缺陷，應該深入研究大規模工業化生產單層或幾層石墨烯材料的方法、加大對石墨烯材料充放電機理的研究，提出構建合理有效微觀形貌石墨烯材料的可行性方法，并深入研究石墨烯的尺寸、結構、缺陷及孔徑等因素對石墨烯材料電化學性能的影響。
小烯評論
石墨烯在電池材料領域有著巨大的應用潛力這是毋庸置疑的，但是這是建立在石墨烯理想的結構和性能的條件下的，但是反觀石墨烯行業，宣稱已經實現了單層或少層石墨烯量產的企業比比皆是，但是石墨烯的質量到底如何沒人知道。
鋰電池市場有多火是有目共睹了，但是據小編聽說，電池界對于石墨烯并沒有我們想象的那么熱情，理論上性能再好，沒有有實實在在的產品做支撐都是曇花一現。所以，石墨烯界還是少去蹭電池的熱度，把自己的內功修煉好，咱性能這么好，說不定哪天真能上天，你說呢？
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