锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应、平均输出电压高等一系列优点,它在移动通信、信息技术、消费电子、电动汽车、航空航天和国防科技等领域中具有重要和广阔的应用前景。目前为止,致力于锂离子电池负极材料的研究很多,最常用的负极材料是石墨,石墨具有高导电性,高可逆比容量等优点,并且具有良好的层状结构,适合锂的嵌入/脱嵌,能够形成锂-石墨层间化合物Li-GIC,其充放电比容量可达300 mAh/g以上,充放电效率在90%以上,不可逆容量低于50 mAh/g,但是石墨的理论容量不高,且与有机溶剂相容能力差,所以目前许多研究工作者都致力于石墨的改性研究。自从Geim发现石墨烯以来,石墨烯就被认为能在锂离子电池中取代石墨,成为理想的锂离子电池负极材料。石墨烯是具有单层原子厚度的二维层状结构,其比表面达到了2630m2/g,它具有良好的电导率、突出的电子性能、显著的机械性能以及较宽的电化学窗口等优点。本论文通过大量的资料调研,紧跟该领域的国际研究前沿,主要采用三种不同的合成方法制备石墨烯材料,考察不同的合成条件对石墨烯材料的影响,并且应用SEM、TEM、红外等手段对目标材料进行了结构表征。通过实验研究得到以下结论：1、采用氧化石墨还原法制备得到石墨烯材料,系统研究了超声波分散时间、回流时间对制备的石墨烯的电化学性能和结构特性的影响,研究结果表明：超声波分散3h后在100℃条件下回流24 h能得到电化学性能较理想的石墨烯。以50mA/g的电流密度充放电,其首次放电比容量为1030 mAh/g,经过20次充放电循环后容量衰减为546 mAh/g。其中,首次放电过程中消耗大量Li+用于形成SEI膜,导致第二次放电比容量与首次放电比容量相比衰减很快,但从第二个循环开始渐渐稳定。2、采用在氮气气氛下热解的方法制备石墨烯,考察了三个不同温度段和焙烧时间条件下制备的石墨烯性能,结果表明：无论是低温、中温还是高温制得的石墨烯表现出的电化学性能都与石墨表现相当。其中900℃条件下焙烧2 h得到的石墨烯相对而言表现出较稳定的电化学性能。在50 mA/g电流密度下,较优条件下合成的石墨烯材料的首次放电比容量达到了1513 mAh/g,经过50个循环后容量为450 mAh/g。3、采用氢气还原法合成石墨烯负极材料,实验表明整个合成过程与传统的合成方法相比简单易行。在制备的过程中,考察了还原温度、还原时间对制备的石墨烯性能的影响,研究表明：300℃条件下还原2 h是制备石墨烯的最优条件。在氢气气氛300℃条件下还原2 h制得的石墨烯表现出最佳的电化学性能,其在50 mA/g电流密度下首次放电比容量为2274 mAh/g,在第二个循环衰减为1618 mAh/g,但是经过50个循环之后放电比容量仍然高达1283 mAh/g。IR谱图表明,氧化石墨在还原作用下,其中的含氧基团得以去除从而使得制得的石墨烯材料的碳氧比升高。石墨烯材料的层间距为0.37 nm,这有利于材料的脱嵌锂性能。