一、石墨的晶體結構
石墨是由單一碳元素組成的物質，晶體結構屬六方晶系，呈六邊形層狀結構。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鍵相結合，形成牢固的六角形網格狀平面，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，并通過結構建模量化。值得注意的是，石墨的層狀性質可以產生高度的擇優取向，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出大量的微觀結構缺陷（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：
人造石墨類似于結晶學中的多晶體。人造石墨種類繁多，生產工藝千差萬別。廣義上，一切通過有機物炭化再經石墨化?高溫處理后得到的石墨材料均可統稱為人造石墨，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含量較低的炭質原料（石油焦、瀝青焦等）為骨料、煤瀝青等為粘結劑，經過配料、混捏、成型、炭化（工業上稱為焙燒）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環境長期作用下轉變而成的，是大自然的恩賜。天然石墨的工藝特性主要決定于它的結晶形態。天然石墨的種類較多，根據結晶形態不同，工業上將天然石墨分為致密結晶狀石墨、鱗片石墨和隱晶質石墨三類。我國主要有鱗片石墨和隱晶質石墨兩大類。
致密結晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類石墨結晶明顯，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晶學中的偉晶，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、可塑性均優于其他類型石墨，因此它的工業價值最大。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，經過多磨多選可得高品位的石墨精礦。
隱晶質石墨又稱非晶質石墨或土狀石墨，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環境下轉化而成的，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常可以看到從無煙煤到天然微晶石墨的過渡區域。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%，少數高達90%以上。
三、人造石墨和天然石墨的區別和聯系
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、高溫、高倍率上有優勢。
成本：天然石墨一般無石墨化工序，成本更低。從二者生產流程來看，人造石墨需要進行石墨化工序，且高端產品需進行炭化，用電能耗比和碳排放較大，故人造生產成本高于天然石墨。
能量密度：天然石墨更有優勢，但人造在逐漸逼近。核心指標看克容量（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：天然石墨具有規則的層狀結構，鋰離子在嵌入時速度十分緩慢，且由于材料各向異性較高，極易導致活性物質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。
晶體和組織結構
天然石墨的晶體發育較完善，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。目前工業生產的人造石墨，其石墨化程度通常低于90%。
天然鱗片石墨是一種單晶體，組織結構較簡單，僅存在結晶學上的缺陷（點缺陷、位錯、層錯等），宏觀上表現出各向異性的結構特征。天然微晶石墨的晶粒較小，晶粒之間雜亂排列且存在雜質脫除后的孔洞，宏觀上表現出各向同性的結構特征。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顆?粒轉化的石墨相、包覆在顆粒周圍的煤瀝青粘結劑轉化的石墨相、顆粒堆積或煤瀝青粘結劑經熱處理后形成的氣孔等。
物理性質和物理形態
天然石墨通常以粉體形態存在，可以單獨使用，但通常與其它材料復合后使用。人造石墨的形態較多，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育較完善，摩擦系數較小，潤滑性最好，可塑性最高，而致密結晶狀石墨和隱晶質石墨次之，人造石墨較差。