1991年，索尼公司[2]在研究团队的努力下成功开发出能够作为商业使用的性能佳的锂离子电池。该电池可重复多次充电，使得可以大规模投入生产。并且作成为手机，平板电脑，笔记本电脑等其他一些新型设备的电池。随之人们可以更加便捷的携带这些电子产品，不会因为重量和体积这些因素影响携带。其使用时间也大大提升。并且锂离子电池中也不蕴含或产生一些会污染破坏环境的重金属元素。随之带来的污染也大大减小了，表现出绿色，环保，可持续的绿色化学的理念。

2015年3月，京都大学的田中功教授与日本夏普一起研究开发，经过研究小组的坚持不懈终于获得了高能锂离子电池。使用时间大大延长，充放电次数也飞跃性的提升，其体积也大大缩小。

目前从锂离子电池的研究发展势头与开发史看出[3]，能够得出化学电池行业进展与产业结构的三个势头：一是环保的绿色锂离子电池在不断的快速扩大发展；二是化学电池向微型轻薄方向大力发展，符合了当代人们的需求；三是一次电池向二次电池转变，能多次循化运用的二次电池，其体现了可持续发展战略。由于根据锂离子二次电池的体积比能量高和质量比能量大，有着化学电池行业发展的三大势头，循环可充电且环保无污染，因此在各个国家和研究机构都在大力开展研究和商业推广。在现代社会的电信网络、信息市场的迅猛发展扩大，尤其是现在人们无时无刻在使用的手机，平板电脑与笔记本电脑，带给锂离子电池更大的市场机遇挑战和更广阔的发展空间。

2 二维纳米材料石墨烯的发展史

2.1 石墨烯的结构与性质

通过逐步剥离石墨材料然后得出来的二维晶体就是石墨烯[4]，其中只有一层原子厚度的碳原子。它坚韧性强，断裂强度堪比最为优良的钢铁，甚至还要强出数百倍。石墨烯还具备特别优良的弹性，拉伸幅度竟然为其石墨烯本身尺寸的五分之一。作为有着优良的二维晶体结构的石墨烯，其晶格被六个碳原子围绕，组成厚度为一个原子层的六边形。碳原子之间是由σ键相连，然后进行sp2杂化相结合，这些σ键造成了其接近完美的力学性能与结构刚性。在石墨烯中，每一个碳原子有着一个未成键的p电子，这部分p电子能够自由运动，运动速度达到光的速度的三百分之一，造成了石墨烯优良的导电性能。石墨烯的硬度比最优良的钢铁材料高出数百倍，乃至于强过于钻石的硬度，让石墨烯材料越来越被专家学者推崇。石墨烯的这些结构造成了它特殊的性质，是一个值得探究，值得好好开发的，了解这些性质，有利于我们更好的使用石墨烯。正由于石墨烯这些良好的特性造成了在各个领域都有着广泛的应用，尤其在二次电池的运用中，彰显出及其优良的性能。源源不断的研究人员花费大量的时间在石墨烯的电子能带结构研究，发现其独特的能带结构，在二次电池的电极材料中可以发挥很好的作用。