石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。
在石墨晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键，每个碳原子与另外三个碳原子相联，六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环，伸展形成片层结构。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们互相重迭，形成离域的π键电子在晶格中能自由移动，可以被激发，所以石墨有金属光泽，能导电、传热。由于层与层间距离大，结合力（范德华力）较小，各层之间可以滑动，因此石墨的密度比金刚石小，质软并有滑腻感，能应用于铅笔芯与润滑剂地制造。
在现实生活中，石墨除了能用来生产耐火材料、耐磨润滑材料、高温冶金材料外，还是目前主流商业化的锂电负极材料。石墨锂电负极材料优缺点如下：
优点：（1）石墨来源广泛，储量丰富；（2）经过改性后振实密度较高；（3）电化学性能较为稳定；（4）实际比容量密度可以与理论比容量相接近。
缺点：（1）克容量不足，难以满足动力电池的实际需求；（2）纯度较低，副反应较多；（3）层状结构稳定性较差，经过长时间充放电循环后易坍塌，导致比容量严重下降以及储能寿命大幅度缩短；（4）倍率性能较差，不能进行大电流充放电，则否会损害电池；（5）充放电平台过低。
