石墨烯是一種擁有獨(dú)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(rèn)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(rèn)為是石墨烯片層的緊密堆疊。近年來(lái)關(guān)于石墨烯的理論研究、實(shí)驗(yàn)制備及應(yīng)用等方面已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。由于石墨烯具有高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高比表面積、高強(qiáng)度和剛度等諸多優(yōu)良特性，在儲(chǔ)能、光電器件、化學(xué)催化等諸多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)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(dòng)力電源的首選，特別是后者，對(duì)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(lái)了可能，從而為高容量、高倍率、長(zhǎng)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(fù)極材料有Sn基、Si基、Al基及氧化物（如Co₃O₄、Fe₂O₃等），它們存在的問(wèn)題是隨著鋰反復(fù)的嵌入與脫出，電極在充放電過(guò)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(dǎo)致電極粉化失效，表現(xiàn)出較差的循環(huán)性能，難以在實(shí)際中獲得應(yīng)用。由于石墨烯具有較高的導(dǎo)電性，在充放電過(guò)程中體積變化很小，能夠顯著改善負(fù)極的電化學(xué)性能。本文就石墨烯的制備方法以及石墨烯基復(fù)合負(fù)極材料的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1.  石墨烯的制備方法

自從2004 年Geim 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組采用微機(jī)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(duì)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(yù)測(cè)它的研究可能會(huì)在很多領(lǐng)域內(nèi)引起革命性的進(jìn)展。迄今為止，石墨烯的制備方法已有很多，主要包括機(jī)械剝離法、外延晶體生長(zhǎng)法、加熱SiC法、化學(xué)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(jī)械剝離法

機(jī)械剝離法是用機(jī)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(jìn)行離子刻蝕。在表面刻蝕一個(gè)微槽，接著在上面貼上光刻膠；然后烘焙，用透明膠帶反復(fù)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(diǎn)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(diǎn)是效率較低。

1.1.2   碳化硅外延生長(zhǎng)法

該法是用電子轟擊加熱的方法對(duì)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(huì)發(fā)生重構(gòu)，即可在SiC單晶表面生長(zhǎng)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(shì)，可得到單層或少數(shù)層較為理想的石墨烯，但缺點(diǎn)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(zhǎng)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(huì)浮到釕表面，單層碳原子充斥整個(gè)釕表面，最終長(zhǎng)成完整的一層石墨烯。當(dāng)覆蓋80%后，第二層便開始生長(zhǎng)，底層的石墨烯與釕產(chǎn)生交互作用，此時(shí)這層會(huì)與釕完全分離，只剩弱點(diǎn)耦合。得到的單層石墨烯具有較好的電學(xué)性質(zhì)，而且石墨烯在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)表現(xiàn)出自限制生長(zhǎng)模式。這種方法的缺點(diǎn)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。