一、石墨的晶體結(jié)構(gòu)
石墨是由單一碳元素組成的物質(zhì)，晶體結(jié)構(gòu)屬六方晶系，呈六邊形層狀結(jié)構(gòu)。層面上碳原子以sp2雜化軌道形成的σ鍵和Pz軌道形成的離域π鍵相結(jié)合，形成牢固的六角形網(wǎng)格狀平面，碳-碳原子間距為1.42?，碳原子間具有極強的鍵能（345KJ/mol），而碳原子平面之間則以較弱的范德華力結(jié)合（鍵能為16.7KJ/mol），層面間距為3.354?。
天然石墨和合成石墨的組成可能因來源和合成方法/條件而異，但兩者都主要由2H相組成，其3R相含量為0-30%。由于布拉格反射，2H/3R相組成可以通過粉末衍射（中子或X射線）確定，并通過結(jié)構(gòu)建模量化。值得注意的是，石墨的層狀性質(zhì)可以產(chǎn)生高度的擇優(yōu)取向，這會影響所獲得的衍射圖中的相對峰強度。此外，多晶石墨可能會表現(xiàn)出大量的微觀結(jié)構(gòu)缺陷（堆垛層錯、點缺陷、位錯等），這會使衍射峰的輪廓變寬。
二、人造石墨和天然石墨的特點
人造石墨：
人造石墨類似于結(jié)晶學(xué)中的多晶體。人造石墨種類繁多，生產(chǎn)工藝千差萬別。廣義上，一切通過有機物炭化再經(jīng)石墨化?高溫處理后得到的石墨材料均可統(tǒng)稱為人造石墨，如炭（石墨）纖維、熱解炭（石墨）、泡沫石墨等。
而狹義上的人造石墨通常是指以雜質(zhì)含量較低的炭質(zhì)原料（石油焦、瀝青焦等）為骨料、煤瀝青等為粘結(jié)劑，經(jīng)過配料、混捏、成型、炭化（工業(yè)上稱為焙燒）和石墨化等工序制得的塊狀固體材料，如石墨電極、等靜壓石墨等。
天然石墨：
天然石墨是富碳有機物在高溫高壓的地質(zhì)環(huán)境長期作用下轉(zhuǎn)變而成的，是大自然的恩賜。天然石墨的工藝特性主要決定于它的結(jié)晶形態(tài)。天然石墨的種類較多，根據(jù)結(jié)晶形態(tài)不同，工業(yè)上將天然石墨分為致密結(jié)晶狀石墨、鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨三類。我國主要有鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨兩大類。
致密結(jié)晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類石墨結(jié)晶明顯，晶體肉眼可見。顆粒直徑大于0.1毫米。晶體排列雜亂無章，呈致密塊狀構(gòu)造。品位很高，一般碳含量為60%~65%，有時達80%~98%，但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨。
天然鱗片石墨屬于結(jié)晶學(xué)中的偉晶，是一種單晶體，因其晶體呈鱗片狀而得名，有大鱗片和細鱗片之分。這種石墨的潤滑性、可塑性均優(yōu)于其他類型石墨，因此它的工業(yè)價值最大。鱗片石墨礦石的品位雖然不高，碳含量一般在3%～25%之間，但卻是自然界中可浮性最好的礦石之一，經(jīng)過多磨多選可得高品位的石墨精礦。
隱晶質(zhì)石墨又稱非晶質(zhì)石墨或土狀石墨，近年來稱為微晶石墨。這種石墨的晶體直徑一般小于1微米，只有在電子顯微鏡下才能見到晶形，可看作石墨晶體的集合體。
天然微晶石墨通常是煤在高溫高壓的地質(zhì)環(huán)境下轉(zhuǎn)化而成的，因此天然微晶石墨通常與煤伴生，在天然微晶石墨礦體中經(jīng)常可以看到從無煙煤到天然微晶石墨的過渡區(qū)域。此類石墨的特點是表面呈土狀，缺乏光澤，潤滑性低于鱗片石墨且可選性較差。但品位較高，碳含量一般為60%~80%，少數(shù)高達90%以上。
三、人造石墨和天然石墨的區(qū)別和聯(lián)系
制備方法和性能對比
天然石墨成本低、比容量和壓實密度高，人造石墨在長循環(huán)、高溫、高倍率上有優(yōu)勢。
成本：天然石墨一般無石墨化工序，成本更低。從二者生產(chǎn)流程來看，人造石墨需要進行石墨化工序，且高端產(chǎn)品需進行炭化，用電能耗比和碳排放較大，故人造生產(chǎn)成本高于天然石墨。
能量密度：天然石墨更有優(yōu)勢，但人造在逐漸逼近。核心指標(biāo)看克容量（天然在355-370mAh/g，人造在280-365mAh/g）、壓實密度（天然在1.6-1.8g/cc，人造在?1.4-1.7g/cc）、首次充放電效率（天然在?95%以上，人造在?92%以上）。
其他性能：天然石墨具有規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)，鋰離子在嵌入時速度十分緩慢，且由于材料各向異性較高，極易導(dǎo)致活性物質(zhì)與集流體接觸不充分，從而造成天然石墨倍率性能較差，但目前也在運用各種改性工序改進。
晶體和組織結(jié)構(gòu)
天然石墨的晶體發(fā)育較完善，天然鱗片石墨的石墨化度通常在98%以上，而天然微晶石墨的石墨化度通常在93%以下。人造石墨的晶體發(fā)育程度取決于原材料及熱處理溫度，一般來說，熱處理溫度越高，其石墨化程度也越高。目前工業(yè)生產(chǎn)的人造石墨，其石墨化程度通常低于90%。
天然鱗片石墨是一種單晶體，組織結(jié)構(gòu)較簡單，僅存在結(jié)晶學(xué)上的缺陷（點缺陷、位錯、層錯等），宏觀上表現(xiàn)出各向異性的結(jié)構(gòu)特征。天然微晶石墨的晶粒較小，晶粒之間雜亂排列且存在雜質(zhì)脫除后的孔洞，宏觀上表現(xiàn)出各向同性的結(jié)構(gòu)特征。人造石墨可看作是一種多相材料，包括石油焦或瀝青焦等炭質(zhì)顆?粒轉(zhuǎn)化的石墨相、包覆在顆粒周圍的煤瀝青粘結(jié)劑轉(zhuǎn)化的石墨相、顆粒堆積或煤瀝青粘結(jié)劑經(jīng)熱處理后形成的氣孔等。
物理性質(zhì)和物理形態(tài)
天然石墨通常以粉體形態(tài)存在，可以單獨使用，但通常與其它材料復(fù)合后使用。人造石墨的形態(tài)較多，既有粉狀，也有纖維狀和塊狀，而狹義的人造石墨通常為塊狀，使用時需加工成一定形狀。
天然石墨與人造石墨既有共性，也存在性能上的差異。如天然石墨與人造石墨都是熱和電的良導(dǎo)體，但對于相同純度和粒度的石墨粉體來說，天然鱗片石墨的傳熱性能和導(dǎo)電性能最好、天然微晶石墨次之，人造石墨最低。石墨具有的較好的潤滑性和一定的可塑性，天然鱗片石墨的晶體發(fā)育較完善，摩擦系數(shù)較小，潤滑性最好，可塑性最高，而致密結(jié)晶狀石墨和隱晶質(zhì)石墨次之，人造石墨較差。