石墨烯是一種擁有獨特結(jié)構(gòu)及優(yōu)異性能的新型材料，它為單原子層二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)，被認為是富勒烯、碳納米管和石墨的基本結(jié)構(gòu)單元。零維富勒烯是由石墨烯彎曲成足球狀得到的，一維的碳納米管是由石墨烯卷曲而成，三維結(jié)構(gòu)的石墨則被認為是石墨烯片層的緊密堆疊。近年來關(guān)于石墨烯的理論研究、實驗制備及應用等方面已成為國內(nèi)外研究的熱點。由于石墨烯具有高導電性、高導熱性、高比表面積、高強度和剛度等諸多優(yōu)良特性，在儲能、光電器件、化學催化等諸多領(lǐng)域獲得了廣泛的應用，其中在鋰離子電池領(lǐng)域尤為突出。鋰離子電池是迄今為止比能量最高的二次電池，具有最好的綜合性能，已成為便攜式電子設(shè)備和動力電源的首選，特別是后者，對鋰離子電池的能量密度、功率密度提出了更高的要求。石墨烯的出現(xiàn)為鋰離子電池高性能的突破帶來了可能，從而為高容量、高倍率、長壽命的鋰離子電池材料的研究掀起新一輪的研究熱潮。

目前，高容量型鋰離子電池負極材料有Sn基、Si基、Al基及氧化物（如Co₃O₄、Fe₂O₃等），它們存在的問題是隨著鋰反復的嵌入與脫出，電極在充放電過程中體積變化較大，活性材料剝落而使電極與活性物質(zhì)間失去電接觸，導致電極粉化失效，表現(xiàn)出較差的循環(huán)性能，難以在實際中獲得應用。由于石墨烯具有較高的導電性，在充放電過程中體積變化很小，能夠顯著改善負極的電化學性能。本文就石墨烯的制備方法以及石墨烯基復合負極材料的研究進展進行了綜述。

1.  石墨烯的制備方法

自從2004 年Geim 領(lǐng)導的研究小組采用微機械剝離法制備出了單層的石墨烯，這一歷史性突破立即引起了全世界范圍內(nèi)研究者的關(guān)注，對其制備方法的研究更可謂層出不窮。由于其奇特的性質(zhì)和近乎完美的結(jié)構(gòu)特征，專家預測它的研究可能會在很多領(lǐng)域內(nèi)引起革命性的進展。迄今為止，石墨烯的制備方法已有很多，主要包括機械剝離法、外延晶體生長法、加熱SiC法、化學氣相沉積法、石墨插層法、氧化石墨還原法，最新的還有微波法、靜電沉積法等。

1.1  物理方法

1.1.1   機械剝離法

機械剝離法是用機械力從熱解石墨表面剝離出石墨烯。首先利用離子束在高定向熱解石墨表面進行離子刻蝕。在表面刻蝕一個微槽，接著在上面貼上光刻膠；然后烘焙，用透明膠帶反復撕揭，再將高定向石墨的多余部分取出；隨后將石墨片放入丙酮溶液中洗去；最后將石墨放入丙醇中做超聲處理，將單層石墨烯“撈出”。該法的優(yōu)點是所得產(chǎn)物可以保持較完美的晶體結(jié)構(gòu)，缺陷含量較低。缺點是效率較低。

1.1.2   碳化硅外延生長法

該法是用電子轟擊加熱的方法對經(jīng)氧化或H₂刻蝕處理的SiC單晶片以除去氧化物。再用高溫將其表面層中的Si原子蒸發(fā)，表面剩余的碳原子會發(fā)生重構(gòu)，即可在SiC單晶表面生長石墨烯。將樣品加熱至溫度升高到1250~1450℃后恒溫1~20 min，得到極薄的石墨層。該法在技術(shù)上有一定優(yōu)勢，可得到單層或少數(shù)層較為理想的石墨烯，但缺點是可控性差，產(chǎn)生的缺陷難以控制，要制備單一厚度、大面積的石墨烯比較困難。

1.1.3   取向附生法

Shi等利用生長基質(zhì)原子結(jié)構(gòu)的方法“種”出石墨烯。具體步驟為：讓碳原子滲入釕（2550℃），然后冷卻（到2310℃），則大量被吸收的碳原子會浮到釕表面，單層碳原子充斥整個釕表面，最終長成完整的一層石墨烯。當覆蓋80%后，第二層便開始生長，底層的石墨烯與釕產(chǎn)生交互作用，此時這層會與釕完全分離，只剩弱點耦合。得到的單層石墨烯具有較好的電學性質(zhì)，而且石墨烯在生長過程中會表現(xiàn)出自限制生長模式。這種方法的缺點是所得石墨烯片層厚度不均，石墨烯和基質(zhì)之間的黏合可能影響碳層特性。