理想的石墨烯是真正的表面性固体，其所有碳原子均暴露在表面，具有用作锂离子电池正负极材料的独特优势：
1）石墨烯具有超大的比表面积（2630m2/g），比表面积的增大可以降低电池极化，减少电池因极化造成的能量损失。
2）石墨烯具有优良的导电和导热特性，即本身已具有了良好的电子传输通道，而良好的导热性确保了其在使用中的稳定性。
3）在聚集形成的宏观电极材料中，石墨烯片层的尺度在微纳米量级，远小于体相石墨的，这使得Li+在石墨烯片层之间的扩散路径较短；而且片层间距也大于结晶性良好石墨的，更有利于Li+的扩散传输。因此，石墨烯基电极材料同时具有良好的电子传输通道和离子传输通道，非常有利于锂离子电池功率性能的提高。
商业化锂离子电池石墨负极的理论容量为372mA·h/g。为实现锂离子电池的高功率密度和高能量密度，提高锂离子电池负极材料的容量是一个关键性问题。无序或比表面积高的热还原石墨烯材料具有大量的微孔缺陷，能够提高可逆储锂容量。
因此，相对石墨材料，石墨烯的储锂优点有：
1）高比容量：锂离子在石墨烯中具有非化学计量比的嵌入？脱嵌，比容量可达到700~2000mA·h/g，远超过石墨材料的理论比容量372mA·h/g（LiC6）；
2）高充放电速率：多层石墨烯材料的面内结构与石墨的相同，但其层间距离要明显大于石墨的层间距，因而更有利于锂离子的快速嵌入和脱嵌。
3、理想很丰满，现实很骨感
这样看来，石墨烯作为负极材料简直就是太完美了！但是，金无足赤，人无完人，石墨烯这种理想材料还是有缺陷的，而且还不是小缺陷，
1）制备的单层石墨烯片层极易堆积。丧失了因其高比表面积而具有的高储锂空间的优势；
2）首次库伦效率低。由于大比表面积和丰富的官能团及空位等因素，循环过程中电解质会在石墨烯表面发生分解，形成SEI膜，造成部分容量损失，因此首次库伦效率与石墨负极相比明显偏低，一般低于70%；同时，碳材料表面残余的含氧基团与锂离子发生不可逆副反应，填充碳材料结构中的储锂空穴，造成可逆容量的进一步下降；
3）初期容量衰减快。一般经过十几次循环后，容量才逐渐稳定；
4）存在电压平台及电压滞后等缺陷。
所以，将石墨烯和其他材料进行复合制作成石墨烯基复合负极材料是现在锂电池研究的热点，也是今后发展的趋势。
这方面大家做了非常多的工作，但是主要问题还是纠结于以下几点：
1）石墨烯和石墨烯复合电极在比容量、电压特性、内阻、充放电性能、循环性能、倍率性能等电化学性能方面已经表现出了优异的特性。但是，碳质材料微观结构的复杂性，材料结构和电极的电化学性能间的关系制约着高性能、高效能锂离子电池的发展。
2）锂盐电解质在碳负极表面形成钝化薄膜（SEI膜），致使石墨烯电极在首次充放电过程中的库伦效率只有50%~70%，不可逆比容量损失高达30%~50%。
3）为了进一步解决目前存在的循环寿命差、快速大电流充放电性能不佳、能量密度和功率密度较低等缺陷，应该深入研究大规模工业化生产单层或几层石墨烯材料的方法、加大对石墨烯材料充放电机理的研究，提出构建合理有效微观形貌石墨烯材料的可行性方法，并深入研究石墨烯的尺寸、结构、缺陷及孔径等因素对石墨烯材料电化学性能的影响。
小烯评论
石墨烯在电池材料领域有着巨大的应用潜力这是毋庸置疑的，但是这是建立在石墨烯理想的结构和性能的条件下的，但是反观石墨烯行业，宣称已经实现了单层或少层石墨烯量产的企业比比皆是，但是石墨烯的质量到底如何没人知道。
锂电池市场有多火是有目共睹了，但是据小编听说，电池界对于石墨烯并没有我们想象的那么热情，理论上性能再好，没有有实实在在的产品做支撑都是昙花一现。所以，石墨烯界还是少去蹭电池的热度，把自己的内功修炼好，咱性能这么好，说不定哪天真能上天，你说呢？
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