石墨主要有 ABAB 堆积的六方结构（2H 或 相）以及 ABCABC 堆积的菱形结构（3R 或 相），两种相石墨可以相互转换，机械处理等工艺可导致石墨中 相组成比例增加，高温下退火处理会生成热力学更稳定的 相。石墨以其具有的长程有序的堆叠结构与良好的电导性，较高的比容量，较好的循环性能，成为了商业化锂离子电池最常见的负极材料，其原料来源主要是沥青、石油焦和天然石墨，层间距大概在 0.335 到 0.34nm 左右。 石墨虽然本身具有较好的储锂比容量（372mAh/g），也在锂离子电池领域发挥了重要作用，但由于钠离子半径较大，阻碍了充放电过程中钠离子的嵌入与脱出，使石墨不能成为钠离子电池合适的负极材料，人们也尝试多种方法来改善石墨的储钠性能，但目前结果都不尽满意。 硅基负极材料的优点在于拥有比较高的理论容量（Li4.4Si,4200mAh/g）；天然的丰度（硅是地球上含量丰富的元素）；以及合适的电化学电势（0.4V vsLi/Li+）——相比硬碳不容易形成“锂枝晶”。当然其缺点也同样明显：硅材料不可避免的体积变化会导致硅基电极的结构发生破裂或粉化，进而导致 SEI 膜的不可控生长；本身导电性也较差。