石墨烯由于具有二維結構、超薄的特點，又具有高導電、高力學性能、大比表面積、易功能化、穩定性好等特征，因而可以在電池或其他器件里得到比較好的應用。它的應用方面包括活性物質、導電網絡、催化劑、界面材料、基體材料等，應用的器件也不僅限于鋰離子電池等金屬電池，也包括超過電容器甚至柔性的儲能器件。

　　以下是石墨烯目前的一些研究進展，目前尚未到應用的層面:

　　第一，在鋰離子電池和超級電容器里面的應用。首先石墨烯可作為金屬集流體的涂層材料，也可作為導電添加劑。此外，石墨可以做負極，石墨烯是不是也可以？經過研究發現石墨烯確實有很高的容量，但是不可逆容量也很高，應用效率很低，因而很難使用石墨烯做負極。但是石墨烯的高比表面積、豐富的官能團也有可能作為另外一種應用，就是與高容量材料進行復合或雜化，在早期的時候就想到能否將石墨烯與氧化物進行復合，利用石墨烯來抑制氧化物的團聚、體積變化和石墨烯的再堆疊，同時石墨烯也會形成很好的柔性的導電網絡。

　　由于石墨烯有很多缺陷，氧化物很容易在上面形成均勻的氧化顆粒，從而提高性能和容量。它的結構形式也多種多樣，合成也很簡單，就是石墨烯溶液，將氧化物放進去，氧化物很容易合成，形成復合材料。

　　第二，石墨烯在鋰硫電池的應用，目前這方面的研究很活躍。面對著低含量和低硫擔載量的問題，石墨烯可以在改進鋰硫電池方面發揮應用，比如說限域或者是化學結合的方式，也可以通過繼承電極結構的方式進行相關的改進。

　　第三，石墨烯在儲能里面的可能應用。石墨烯材料可用于各種不同的儲能器件中，也可以起不同的作用，但是目前的研究發現，好像沒有能夠做到充電八分鐘跑一千公里的可能性。