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摘要：传统碳材料(天然石墨)因其成本低、安全、循环稳定等特性,被广泛应用于现代商用锂离子电池负极材料。天然石墨作为锂离子电池的缺点是比容量低、充放电速率低。而另一类负极材料——氮、硅、锡基氧化物/化合物具有较高的比容量,充放电速率较天然石墨有所提高。但是,氮、硅、锡基氧化物／化合物作为锂离子电池负极材料具有一个致命的缺点,就是在充放电过程中,其体积变化过大,严重影响锂离子电池的安全性能,同时存在成本高的问题,从而限制这类负极材料的应用。基于以上,制备石墨烯及改性石墨烯(石墨烯分别与富勒烯、碳纳米管复合)成为弥补现有两类负极材料不足的潜在解决方案。因此,本论文主要做了以下研究：(1)针对性地选取改性Hummers法制备氧化石墨烯,并用热还原法制得石墨烯,对制得的石墨烯进行AFM、SEM、XRD和Raman光谱分析；(2)研究了石墨烯作为锂离子电池负极材料的电化学性能。通过比容量、循环次数、库伦效率等方面进行分析,结果表明,作为锂离子电池负极,石墨烯的比容量优于天然石墨。天然石墨的理论容量为372mAh/g,石墨烯的理论容量为744mAh/g,而实验中获得石墨烯的首次嵌锂容量平均值为861.5mAh/g.石墨烯在2C倍率下,100次循环后容量为280mAh/g;(3)研究了石墨烯与富勒烯复合,作为锂离子电池负极材料的电化学性能。通过比容量、循环次数、库伦效率等方面进行分析,结果表明,作为锂离子电池负极,石墨烯与富勒烯复合优于纯石墨烯。首次嵌锂容量平均值由861.5mAh/g提升到1026.6mAh/g;2C倍率下,100次循环后,比容量由280mAh/g提升到301mAh/g;平均库伦效率由97.7%提升到97.9%；(4)研究了石墨烯与碳纳米管复合,作为锂离子电池负极材料的电化学性能。通过比容量、循环次数、库伦效率等方面进行分析,结果表明,作为锂离子电池负极,石墨烯与碳纳米管复合优于石墨烯与富勒烯复合。首次嵌锂容量平均值由1026.6mAh/g提升到1270.6mAh/g;2C倍率下,100次循环后,比容量由301mAh/g提升到365mAh/g;平均库伦效率由97.9%提升到98.0%。