锂离子电池因为其优秀的电化学性能，安全环保等特性，是目前最受欢迎，最广泛使用的二次电池。但随着电动车的起步发展，便携式设备的广泛使用，人们需要更大能量密度和功率密度的锂离子电池以满足生活生产需要。石墨烯是单个碳原子厚度的六方网格结构碳材料。因为其具有很高的电子传导性能、大比表面积、优秀的机械性能、物理化学稳定性，在锂离子电池电极材料上有重要的研究和应用意义。石墨烯基电极材料有比容量大、循环寿命长、倍率性能好等优秀电化学性能，是十分有前途的锂离子电池电极材料，有望长足提高锂离子电池的能量密度、功率密度等性能。本论文首先用氢气热还原法制备包覆碳的金属锡-石墨烯纳米复合材料（Sn@C/graphene）。用X射线粉末衍射（XRD）表征材料的晶形结构，扫描电镜（SEM）和投射电镜（TEM）表征材料的微观形貌。在材料中，碳壳有效缓冲了金属锡在充放电过程中的体积变化，石墨烯优秀的机械性能保护了碳壳，使其在充放电过程中能包裹粉化的金属锡颗粒。Sn@C/graphene表现出优秀循环性能和倍率性能：100mA g-1电流密度下循环100次比容量仍然保持在662mAh g-1，1000mAg-1电流密度下容量有417mAhg-1。这种独特结构形貌的纳米电极材料，在多次循环后，因为电化学活性的提高，比容量不但没有下降反而有缓慢上升的趋势。另外，因为石墨烯的三维微集流体作用、微观褶皱多孔的结构以及碳壳的电子桥联作用，材料表现出优异的倍率性能。因为石墨烯储锂性能对石墨烯基电极材料乃至碳类电极的研究开发有着重要意义，因此研究影响石墨烯储锂性能的因素十分有必要。本论文用水热还原法从氧化石墨稀合成无掺杂、氮掺杂和硼掺杂的石墨烯，通过X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱（Raman）、元素分析、比表面积分析等分析方法表征材料的杂原子掺杂情况，同时表征了原料氧化石墨。通过对几个石墨烯的电化学性能研究可知，杂原子的掺杂引入缺陷、空穴和孔洞，有利于锂离子在石墨烯电极材料中的吸附和传输，有利于提高石墨烯的储锂性能。比较发现硼原子掺杂比氮原子掺杂更能提高石墨烯的储锂容量。含氧官能团不但引入缺陷、空穴和孔洞，锂离子与含氧官能团的相互作用也有利于锂离子在石墨烯中存储。含氧官能团对提高石墨烯储锂容量的影响大于杂原子掺杂。增大石墨烯的比表面积，增多了石墨烯的储锂位，但是相对杂原子创造的缺陷、空位和孔洞的影响，比表面积的增大对提高石墨烯储锂容量的帮助较小。