碳原子為周期表中第六號元素，盡管比較簡單，但是它組成的物質豐富多彩，更不用說生物體的復雜性。單就碳材料而言，人們了解得其實并不是很多。在碳材料中，碳重要以sp2、sp3雜化形式存在，形成的品種有石墨化碳、無定形碳、富勒碳、碳納米管等。621碳材料的結構在碳材料中，C-C鍵的鍵長單鍵一般為0.154nm，雙鍵為0.142nm。當然隨品種不同，也會發生一定的變化，在這里不多述。C=C雙鍵組成六方形結構，構成一個平面(墨片面)，這些面相互堆積起來，就成為石墨晶體。石墨晶體的參數重要有La、Lc和d002。La為石墨晶體沿a軸方向的平均大小，Lc為墨片面沿與其垂直的c軸方向進行堆積的厚度，隨碳種類不同，小到1nm，大到10μm或更大，一般用X射線衍射確定。當La在約2.5～10nm時，對拉曼光譜的影響大，又可用拉曼光譜進行測定。

鋰離子電池由于墨片面之間通過范德華力相互結合在一起，因此較易平移，也使石墨具有各向異性，基面(basalplane，與墨片面平行)端面(edgeplane，與墨片面垂直)的性能明顯不同。d002為墨片面之間的距離。有關理想的單晶而言為0.3354nm，對無定形碳材料而言，可以高達0.37nm甚至更高。當插入其它原子或離子時，也可高達1nm以上。

在了解上述參數后，必須意識到即使上述參數均相同，其性能也并不一定相同，因為它們反映的是平均值。例如就墨片面的堆積而言，有可能是基本上平行，有可能是傾斜而致。因此，碳材料的性能還與其內在結構有關。

墨片面間的堆積方式有兩種：ABAB…方式和ABCABC…方式，形成六方形(2H)和菱形(3R)兩種結構。在碳材料中，兩種結構基本上共存。至今沒有發現有效合成單一結構或將兩者進行分離的方法，原因重要在于墨片平面的移動性大。