鋰離子電池具有能量密度高、可逆容量大、開路電壓大、使用壽命長等特點。在對鋰離子電池電極材料的研究過程中，一些碳元素的同素異形體及混合物可以作為導電性能優良的穩定材料，常被用于開發新型鋰離子電池負極材料的研究。

石墨烯由于其高電導率、超大比表面積、高化學穩定性等優異的物理和化學特性,在鋰離子電池中進行了廣泛研究,石墨烯由于其質量輕、導電性好、韌性高等優勢成為材料研究層面的一大突破。石墨烯在電極材料研究領域開發潛力巨大。按照應用領域的不同，石墨烯材料在鋰離子電池中的應用大體可分為三類：石墨烯在正極材料中的應用、在負極材料中的應用和在鋰離子電池中的其他應用。

石墨烯將LiFePO4半包裹后形成的材料可以提高LiFePO4材料的導電性能，但將其全包裹后離子傳輸效率下降，并推測可能是因為鋰離子無法通過石墨烯的六元環結構。

目前石墨烯負極復合材料重要有：過渡金屬氧化物/石墨烯復合材料和石墨烯改性硅基材料等。這一類復合材料的研究方向是利用石墨烯材料的導電性能和結構特點輔助納米材料，改善其鋰離子傳輸速率，從而提高鋰離子電池的倍率性能，彌補原材料的缺陷和不足。

鑒于其優異的導電性能，石墨烯材料可以作為導電添加劑優化鋰離子電池的電導率。