近十年，碳納米管在鋰離子電池領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用得到蓬勃的發(fā)展。[10]碳納米管在其中的重要用途是替代導(dǎo)電介質(zhì)炭黑，提高正極材料（如磷酸鐵鋰（LFP），鎳鈷錳三元材料（NCM），鎳鈷鋁三元材料（NCA）等）的電導(dǎo)性。[11-14]由于具備高電導(dǎo)率和特殊的一維管狀結(jié)構(gòu)，碳納米管通過(guò)一維橋梁有效建立了連接正極材料顆粒的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，相較于傳統(tǒng)導(dǎo)電介質(zhì)炭黑的點(diǎn)-點(diǎn)接觸具有明顯優(yōu)勢(shì)。新興的石墨烯具有與碳納米管類(lèi)似的結(jié)構(gòu)單元，擁有同樣優(yōu)異的導(dǎo)電性能。同時(shí)，二維的平面結(jié)構(gòu)使得其可與正極材料顆粒間的形成點(diǎn)-面接觸。因而有望在鋰離子電池領(lǐng)域取代碳納米管或與碳納米管協(xié)同使用，[15-18]通過(guò)降低接觸電阻而提高電池的功率密度。例如Gao等[15]將2%的石墨烯及石墨烯納米帶摻入LFP中，石墨烯及石墨烯納米帶將LFP顆粒均勻包裹并形成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。該正極材料的能量密度和功率密度在5C的測(cè)試條件下可分別達(dá)到1020WhL−1和5.1kWL−1。Wei等[16]利用石墨烯作為導(dǎo)電介質(zhì)添加到LFP電極中，在30C和50C的條件下仍可獲得103.1mAhg-1和68mAhg-1的容量。同時(shí)，由于石墨烯的制備方法種類(lèi)多，可以獲得不含金屬雜技的石墨烯。相較而言，有競(jìng)爭(zhēng)力的碳納米管的制備方法多為金屬催化劑存在下的化學(xué)氣相沉積法。部分石墨烯的處理成本可能會(huì)比較低，且純度可能高于碳納米管，也有望獲得性能更加穩(wěn)定的鋰離子電池器件。然而，相較于正極材料，石墨烯本身可供應(yīng)的電池容量極低，[19,20]因而作為導(dǎo)電介質(zhì)，過(guò)多的添加石墨烯將會(huì)降低鋰離子電池的能量密度。

此外，也有將石墨烯用于鋰離子電池負(fù)極的報(bào)道，其重要思路是利用石墨烯新增負(fù)極側(cè)的堆積孔容，從而抑制負(fù)極材料在充放電過(guò)程中的體積膨脹效應(yīng)。[21-24]Teng等[21]將MoS2垂直生長(zhǎng)于石墨烯片層上（圖1b），通過(guò)C−O−Mo的鍵合用途，使石墨烯不僅對(duì)MoS2起到均勻分散的效果，還對(duì)充放電過(guò)程中電極的體積變化起到緩沖的用途。該MoS2/石墨烯負(fù)極材料在100mAg-1的條件下經(jīng)過(guò)150次循環(huán)后仍保持1077mAhg-1的容量。然而，負(fù)極添加石墨烯存在首次庫(kù)倫效率下降嚴(yán)重的問(wèn)題，[25,26]會(huì)導(dǎo)致鋰的大量無(wú)謂消耗，從商業(yè)角度上沒(méi)有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)性。從這點(diǎn)考慮，目前的商用負(fù)極更傾向于表面積極低的材料(大部分小于2m2g-1)，而非碳納米管或大面積的石墨烯(大多高于幾百m2g-1)。