石墨烯纳米卷是由石墨烯卷曲而成的一维管状纳米材料。与碳纤维、碳纳米管等其他一维碳材料相比,石墨烯纳米卷可以包裹其他材料并为其提供导电通路,末端开口结构允许内部与外部环境之间的物质交换,因此石墨烯纳米卷在储能、催化等领域拥有广阔的应用前景。在本论文中,我们利用有机溶剂辅助冷冻干燥法制备了还原氧化石墨烯纳米卷及其与纳米硅的复合材料,并研究了这两种材料在电化学储能中的应用。我们从氧化石墨烯分散液出发,通过高沸点有机溶剂辅助冷冻干燥法和乙醇环境下的化学还原法制备了还原氧化石墨烯纳米卷构成的无纺布,并将其应用于超级电容器柔性电极材料。结果表明,与还原氧化石墨烯气凝胶压缩薄膜、还原氧化石墨烯抽滤薄膜等其他柔性膜相比,纳米卷结构抑制了还原氧化石墨烯片层之间的过度聚集,从而表现出更高的倍率性能。由纳米卷无纺布作为电极制成的固态超级电容器在电化学测试过程中表现出良好的机械柔性以及抗疲劳性能。我们从氧化石墨烯和纳米硅的分散液出发,利用高沸点有机溶剂辅助冷冻干燥法制备了纳米硅@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料,并将其应用于锂离子电池负极材料。还原氧化石墨烯纳米卷将纳米硅粒子包裹至其内部,在充放电过程起到抑制纳米硅粒子体积膨胀的作用,有效提升了电极的循环稳定性。还原氧化石墨烯还能在纳米硅粒子和集流体间建立导电通路,并有助于稳定固体电解质界面膜的形成。与纳米硅和还原氧化石墨烯纳米片简单共混得到的复合材料相比,复合纳米卷表现出更高的容量、库伦效率和循环稳定性。本文制备了两种基于石墨烯纳米卷的高性能电极材料,阐明了纳米卷结构提高材料电化学储能性能的机制,为设计新一代电极材料提供了一条新途径。