(1)石墨烯具有優良的導電和導熱特性,亦即,本身已具有了良好的電子傳輸通道,而良好的導熱效能也確保了其在使用中的穩定性； (2)聚集形成的宏觀電極材料中,石墨烯片層的尺度在微奈米量級,遠小於體相石墨,使得Li+在石墨烯片層之間的擴散路徑較短；而且片層間距也大於結晶性良好的石墨,更有利於Li+的擴散傳輸。 (3)因此,石墨烯基電極材料同時具有良好的電子傳輸通道和離子傳輸通道,非常有利於鋰離子電池功率效能的提高。 透過最佳化石墨烯複合材料的微觀結構，例如夾層結構或石墨烯片層包覆結構，可進一步提高材料的電化學效能。在正極複合材料中，石墨烯形成的連續三維導電網路可有效提高複合材料的電子及離子傳輸能力。此外，相比於傳統導電新增劑，石墨烯導電劑的優勢在於能用較少的新增量，達到更加優異的電化學效能。 有研究表明，純石墨烯材料由於首次迴圈庫侖效率低、充放電平臺較高以及迴圈穩定性較差，並不能取代目前商用的碳材料直接作為鋰離子電池負極材料使用。這主要是由於石墨烯較大的比表面積會導致材料與電解質接觸面積大，材料中儲存的鋰離子與電解質分子會發生不可逆反應形成SEI膜。同時，碳材料表面殘餘的含氧基團與鋰離子發生不可逆副反應，填充碳材料結構中的儲鋰空穴，造成可逆容量的進一步下降。此外，石墨烯片層極易聚集堆積成多層結構，從而喪失了其因高比表面積而具有的高儲鋰空間的優勢。但石墨烯可以作為一種優異的基體材料在複合電極材料中可發揮更大的作用。 由於將石墨烯應用於鋰離子電池可以解決傳統鋰電池能量密度和功率密度難以兼得的問題，石墨烯在鋰離子電池中應用是一個非常有前途的方向。石墨烯可以在多個方面應用於鋰電池中，比如石墨烯複合負極材料，如矽碳複合負極材料；也可以作為鋰電池正負極材料的導電新增劑，還可以塗覆於鋁箔集流體上，形成石墨烯功能塗層鋁箔石。近年來，中國已有不少企業從事這方面的研究，並取得了積極進展。