石墨烯是由sp²杂化碳原子连接成二维六元苯环结构的周期蜂窝状材料,三维结构的石墨烯不仅具有超高孔隙度,同时也是目前世界上已知的物质中密度最小的固体,密度最小仅为0.16mg cm^-3,同时其具有高达2630m²g^-1的比表面积以及5000W m^-1K^-1的载流子迁移率,经过试验测试得知,钢铁材料的机械强度约为1² GPa,而石墨烯的机械强度则高达130GPa。同时,通过三维多孔石墨烯结构的运用,能够很好的将石墨烯的优良性能从微观领域延伸到宏观领域。从二十多年前开始,锂离子电池开始了商业化的生产并被广泛应用于生活、工业中,已经被普遍应用于电动汽车、便携式电子产品等新能源领域。在传统使用的制备工艺中,最经常被用作锂离子电池负极材料的是石墨。但是,随着现代社会的发展的进步,受限于石墨的理论循环容量和能量密度,采用石墨作为锂离子电池的负极材料,已经不能满足人们对电池的使用要求。伴随着科学技术的发现,石墨烯具有单层二维结构在理论上更容易实现锂离子的传输,从而提高了锂离子的性能,这也使得越来越多的研究人员将目光和研究重点转至采用石墨烯作为锂电池的负极材料。本文的研究重点是探索三维结构石墨烯气凝胶及其复合材料的制备,并通过简洁低成本的工艺流程将气凝胶及其复合材料用于制备高性能的锂电池的电极材料。本文的主要工作内容和结论包括:1)采用冷冻干燥法制备石墨烯气凝胶,并在惰性气体作为保护气的氛围中进行高温退火处理,提高石墨烯的还原程度以及除去杂质,通过高温还原处理,石墨烯被充分还原并形成具有多孔道结构超轻的石墨烯气凝胶;采用水热法制备二氧化锡纳米颗粒,通过搅拌、超声等操作,使得二氧化锡纳米颗粒与石墨烯片层通过静电吸附而结合,经过高温退火处理后,在颗粒与石墨烯片层间发生化学反应形成Sn-O-C这一桥氧连接,从而使颗粒的吸附变得更加紧密,进而产生协同效应,并最终使锂离子电池的电化学性能得以提高。2)通过对传统锂离子电池组装工艺流程的操作探索,发现其中的不足之处,通过采用制备得到的三维结构多孔石墨烯气凝胶作为锂离子电池无粘结电极,简化以往的工艺流程,使得新的工艺流程更加环保,经济,简洁,极大的缩短了锂离子电池从负极材料的制备到电池组装的工艺流程,同时,通过减低制备流程使用的还原温度,使新的工艺流程更能适应工业化生产。3)采用控制变量法对制备流程中的各个变量参数对电池性能的影响进行探索。通过这一探索,发现当氧化石墨烯和水的质量比小于1:500时,经过还原剂和加热还原后无法得到石墨烯水凝胶,其次,采用浓度为2mg ml^-1的氧化石墨烯溶液、质量分数比GO:SnO₂为1:1,GO与还原剂（抗坏血酸）的比例为1:10,并对冷冻干燥后得到的石墨烯气凝胶采用550°的高温处理后得到的石墨烯气凝胶制备得到的锂离子电池的性能最优,采用蓝电测试系统以及电化学工作站测试其电化学性能,经过100次充放电后该电极材料的比容量达到了850mAh g^-1。