锂离子电池作为一种清洁高效的能量存储与转换器件，目前已广泛应用于各种便携式电子产品，并有望成为大功率电动工具的主要动力。为了提高锂离子电池的能量密度和功率密度，本论文从改善集流体铝箔与活性材料结合性等出发，设计了石墨烯改性铝箔作为集流体，并在此基础上发展了石墨烯和活性材料的叠层结构。同时为了满足电池组和微电池器件的发展对电池的一致性、制备精度及成本的要求，尝试了全新极片制作工艺，采用3D打印技术制备了一体化电极。本论文主要研究内容如下:　　一、石墨烯改性铝箔作为集流体的电极:　　在传统涂覆工艺基础上，开发了低成本的石墨烯涂覆工艺，制备出了石墨烯改性铝箔。将石墨烯改性铝箔作为集流体时，其中石墨烯的高比表面积，增强了集流体与活性物质界面间的粘结性和润湿性，提高了电极的稳定性。石墨烯优异的导电性，减小了电极的本征电阻，降低了电极极化。石墨烯改性铝箔作为集流体相对传统铝箔，能够有效提高电极材料的能量密度，扩展电极的可用厚度。　　二、石墨烯/磷酸亚铁锂的叠层结构电极:　　在石墨烯涂层的基础上，提出了电极的叠层结构设计，实现了石墨烯和磷酸亚铁锂的叠层结构电极的制备。该叠层结构电极相对采用铝箔或石墨烯改性铝箔作为集流体的电极，可进一步降低极片的本征电阻，提高活性材料的电化学性能，特别是叠层结构电极增加了极片的厚度，提高了活性物质的面密度。在保证容量不变的基础上，有效减少了隔膜、极耳、集流体等非活性物质的比例，从而可提高电池的能量密度。　　三、3D打印制备一体化电极利用3D打印的高精度控制、浆料适用范围广和打印效率高等优点，进行钛酸锂电极的一体化制备。开发了均匀稳定的钛酸锂打印墨水，实现了钛酸锂电极的制备和图案化设计。