天然石墨用作锂离子电池负极材料的优点：来源广，价格便宜，充放电电压平台低，可逆容量高。但用石墨作电池的负极材料也存在许多缺点：与溶剂相容性差，大电流充放电性能不好，首次充放电时因溶剂分子的共嵌入使石墨层发生剥离，从而导致电极寿命降低。
常用的解决方法是对石墨材料表面进行改性处理，改性的出发点主要有两个：首先是改变天然石墨的表面结构性质，减小因形成过多的SEI膜所造成的不可逆损失以及溶剂分子的共嵌入而导致石墨的层状剥离；改变石墨的结构、形态，以提高石墨的充放电容量。
石墨的表面性质直接影响到电池的可逆容量和电池的循环性能。石墨的表面性质包括比表面积和表面活性基团。实际应用在锂离子电池负极材料石墨的比表面积均5m2/g以下，上海衫衫科技有限公司制备的中间相碳微球，其比表面积已降低到1m2/g，其可逆容量达315mAh／g。
影响比表面积的因素很多，其中主要是石墨材料本身的颗粒度大小，石墨表面孔分布的丰富程度和孔的数量，一定范围内，颗粒度越大，比表面积越小。表面孔的分布越丰富，孔的数量越多，比表面积越大。比表面积大，与电解液接触的面积就大，反应的几率就大，电池的电性能就会随之下降，因此，降低石墨的比表面积是改性的关键。
石墨表面的活性基团多少也是衡量一个材料的重要参数，活性基团多，在首次充电过程中，与电解液反应生成SEI膜消耗的电解液就多，活性基团少，在首次充电过程中，与电解液反应生成SEI膜消耗的电解液就少，从而在一定程度上提高了可逆容量，改性的目的就是通过改变表面的性质，提高可逆容量和循环性能。
石墨的改性与SEI膜的形成机理密切相关。石墨发生剥离是共插入的溶剂分子或它的分解产物所产生的应力超过石墨墨片分子间的吸引力(即范德华力)产生的，可显著增大石墨层间距。如果石墨表面没有稳定的SEI膜保护，就会引发石墨的剥落现象。严格来说，石墨层间吸引力一定，石墨剥落现象的发生主要取决于溶剂分子插入石墨墨片分子间的容易程度以及是否存在稳定的SEI膜。
对天然石墨改性主要有以下几种方法：碳包覆、表面氧化、金属包覆、机械活化、掺杂。
碳包覆法
“核一壳"模型包覆法以石墨类材料作为“核芯’’，在其表面包覆一种无定形的碳材料的“壳”，通常用的无定形碳材料的前躯体有酚醛树脂、环氧树脂和裂解碳。无定形碳材料的层间距比石墨大，可改善锂离子在其中的扩散性能，这相当于在石墨外表面形成一层锂离子的缓冲层，从而提高石墨材料的大电流充放电性能。
杨书廷等人制得的修饰石墨电极改性后其电化学性能大大提高：首次充放电效率达94．9％，可逆比容量达306mAh／g，循环100次后比容量衰减仅为8.2％。扫描电镜表明，原料石墨颗粒大小均且棱角分明，用树脂改性后的颗粒致密均匀且较为圆滑，这种结构使得电极表面趋于均匀，表面积适当减小，电化学性能得到提高。树脂包覆的缺点是包覆产物热处理后需经破碎处理，包覆层结构因此有可能受到不同程度的破坏，使得改性效果变差。
沥青经高温处理形成的无定形碳材料，结晶度低，晶粒尺寸小，晶面间距(d002)较大，与电解液的相容性好。周友元等采用液相及动态熔融法使沥青炭均匀包覆于天然石墨的表面，观察天然石墨的表面结构，测量其物理参数，考核复合材料的充放电性能。
结果表明：天然石墨表面存在沥青热解碳，粒径、振实密度增大，复合炭材料的充放电容
量、循环性能都得到提高。添加5％沥青经400℃炭化3h，850℃热处理2h的样品，电化学性能最好，可逆容量为362mAh／g，不可逆容量为31.7mAh／g，首次充放电效率为92.0％，30个循环周期后，容量保持率为96．6％主要缺点是工艺流程比较复杂，在反应过程中需要400℃的高温，成本较高。
上述几种包覆方法虽然所用原料不同，但实质都是以石墨类材料作为“核芯"，在其表面包覆一种无定形碳材料的“壳’’，能避免石墨类碳材料的缺点，具备复合材料的优点：
1)降低不可逆容量
总结起来不可逆容量有三个来源：有机溶剂或电解质在石墨表面发生不可逆的电化学或化学反应，生成SEI膜；溶剂化锂离子共插到石墨片层中，溶剂分子参与发生电化学反应；形成不可逆的锂离子。
碳包覆对不可逆贡献的主要有两方面。包覆石墨避免了有机溶剂与石墨表面直接接触，表面的热解碳材料对于有机溶剂是不活泼的。由于其乱层结构，有机溶剂小分子难以共插到热解碳片层中，同时包覆也减少石墨的表面积。这些因素使得复合材料的首次不可逆容量大大降低。
2)可在PC为溶剂的电解质中使用
不能在PC为溶剂的电解质中使用，这主要是由于石墨的片层结构对于PC这种小分子的溶剂非常敏感。后来改用EC或DEC等有机溶剂才使得石墨材料作为负极材料能够商业使用。然而PC由于其具有诸多的优点能提高锂离子电池的使用性能。这也是多年需要解决的一对矛盾。包覆后的石墨能够在以PC为溶剂的电解液中使用，外层热解碳是由乱层堆跺的石墨片层和许多晶格缺陷和堆剁层错组成。这些缺陷能对石墨片层起钉扎作用，阻止有机电解质共插引起的膨胀，进而阻止石墨剥离。
3)提高循环性能
石墨材料在含PC的有机溶剂中的循环寿命很小，这主要是由于有机小分子参与共插，还原生成的气体膨胀导致石墨片层剥落，导致石墨的结构坍塌。采用EC或者DEC为有机溶剂的电解液，通常也有一定程度的体积膨胀收缩。剧烈的体积变化，导致石墨片层剥落，降低循环性能。采用的包覆前驱体包括酚醛树脂、焦炭、沥青、环氧树脂、聚乙烯醇，采用的方法主要有液相包覆和气相沉积。包覆方法提高了电池的循环寿命，但是目前的包覆工艺还存在一定的问题，目前要解决的关键问题是如何在石墨外形成完整、均匀且与石墨结合良好的包覆层。
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