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当今社会是个能源的社会，新型能源的开发与利用备受关注，锂离子电池作为二次可充电的化学电源具有优异的性能，如：高能量、低消耗、无记忆效应以及自放电小、内阻小、性价比高、污染少等优点，锂离子电池负极材料储锂性能的研究是提高锂离子电池性能的重要途径。硅与锂形成Li22Si5合金化合物的理论容量达到4212mAh/g，是目前所研究各种合金中理论容量最高的，但是在脱嵌锂过程中硅的体积膨胀导致电极粉化，电池的循环稳定性差。石墨烯具有优良的电传导性、较高的比表面积(2600m2/g)、优异的热学性能和机械性能等优势，使得其有可能代替石墨成为新型的锂离子电池负极材料，但单纯的石墨烯理论容量仍不够高，这限制了它的应用。本文主要研究了新型石墨烯/纳米硅复合负极材料的储锂性能，提出了一种通过共价连接提高石墨烯复合材料循环性能的方法，具体工作分为以下四个方面。1.第一部分采用改良的Hummers法制备氧化石墨烯，然后通过高温热还原制备石墨稀，并采用SEM、STM、AFM、XRD、Raman、FTIR等多种手段对制备的材料进行结构和形貌的表征，这两种材料的成功制备为后续工作提供了原材料。2.第二部分采用机械超声混合法把第一部分制备的氧化石墨烯和预处理的纳米硅机械超声混合，过滤成膜后直接剪成电极片形状进行热还原，制备石墨烯/纳米硅复合材料电极片，并对复合材料进行结构和形貌上的表征，然后装配电池进行电化学性能测试。研究表明，石墨烯/纳米硅复合材料的循环稳定性较原始的石墨烯、原始纳米硅都有很大的提高，循环100次后容量维持在325mAh/g。3.第三部分利用酯化反应，把氧化石墨烯与苯二硼酸共价连接起来，增大氧化石墨烯片层的间距，并与纳米硅机械超声混合后热还原制备石墨烯/纳米硅/苯二硼酸复合负极材料，通过SEM、STM、AFM、XRD、Raman、FTIR等多种手段对复合材料进行了表征，装配电池后测试电化学性能。结果显示，新型的复合负极材料装备的电池在循环100次后容量维持在410mAh/g，比石墨烯/纳米硅复合材料的循环性能更好，显著地提高了锂离子电池的容量和循环稳定性。4.第四部分采用三聚氰胺作为N源，通过化学气相沉积制备新型N掺杂的石墨烯，利用多种表征手段对材料进行结构和形貌的表征，并对比研究了原始石墨烯和N掺杂石墨烯负极材料的储锂性能。研究表明，N掺杂的石墨烯负极材料首次容量为828mAh/g，循环50次后容量维持在292mAh/g，循环后充电保持率保持在70%，明显优于原始石墨烯。