石墨鋰電負(fù)極材料的晶體結(jié)構(gòu)為層狀，由無數(shù)石墨片層在范德華力作用下堆疊形成。石墨表面：層與層之間的平面為基面，與基面垂直的表面為棱面，棱面又包括之字形面和搖椅面，通常存在含氧官能團(tuán)。從結(jié)晶學(xué)觀點(diǎn)分析，石墨有六方石墨和棱形石墨，前者排列方式為ABABAB，而後者排列方式為ABCABC，因兩種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變能壘很小，因此不存在理想的石墨晶體。
晶粒較大的天然石墨具有魚鱗狀結(jié)構(gòu)，故稱為鱗片石墨；晶粒較小的天然石墨稱為微晶石墨。鱗片石墨和微晶石墨顆粒均為亞顆粒聚集體。鱗片石墨結(jié)晶性好、晶粒較大、晶粒解理面和解理臺(tái)階清晰可見，各向異性明顯。微晶石墨結(jié)晶性比鱗片石墨差、晶粒較小、片層很薄，團(tuán)聚取向隨機(jī)，各項(xiàng)異性不明顯。此外因鱗片石墨晶粒大，相應(yīng)的鋸齒面（zig-zag）和扶手椅面（arm-chair）的比例比微晶石墨小。
從理論上來說，鋰離子在石墨中能夠完全可逆嵌脫，但實(shí)際應(yīng)用中首次迴圈存在容量衰減的狀況，其原因是低電位電極在首次嵌鋰時(shí)與電解液反應(yīng)生成具有鋰離子導(dǎo)電性和電子絕緣性的鈍化膜（SEI膜）。
除受表面SEI膜影響外，還受到溶劑共嵌入的影響。溶劑共嵌入反應(yīng)由炭材料的結(jié)晶性和表面結(jié)構(gòu)以及所用電解液的組成共同決定。另外，影響不可逆容量的因素還有炭表面的雜質(zhì)，如H2O、O2的不可逆還原；表面複合物，如炭晶粒邊緣的表面氧化物的還原；炭基體中發(fā)生不可逆反應(yīng)，主要由多晶炭材料內(nèi)部晶粒邊緣的官能團(tuán)不可逆還原造成。
