石墨具有层状结构，每层碳原子以sp2杂化轨道构成120°三配位平面六边形网格，以共价键结合，碳原子间距为0.142nm。六边形碳原子以平行网格形式堆叠，形成由上而下平移的六边形碳原子网络，直至碳原子位于六边形中心，并相互交错排列。第三层碳原子的排布与第一层相同。由于其耐高温、导电性能好，被广泛应用于：
1）高炉电极、锂负极等导电材料等领域；
2）冶金坩埚、耐火砖等耐火材料；
3）耐磨、润滑材料，如塞环、密封环、轴承等。
石墨化是指以非石墨化碳为保护介质或隔绝空气，将制品放入高温电炉中加热到2000℃以上的过程，发生物理变化，使六边形碳原子平面网络层堆垛结构发展成为具有三维规则有序结构的石墨碳。石墨化可以提高制品的体积密度、导电性、导热性、耐腐蚀性、机械加工性能等。石墨化是人造石墨负极生产中的关键工序。
石墨化主要应用在锂电池负极人造石墨、高炉/电解铝电极等领域。据翔峰华的招股书显示，部分天然石墨还将经过高温处理，进一步提升石墨化程度，从而提高能量密度。
影响石墨化的主要因素有原料、温度、时间、压力、催化剂。
1）原料：在高温下容易转变成石墨的非晶态碳称为易石墨化碳（或石墨化碳）。石油焦、针状焦等属于易石墨化碳。易石墨化碳在碳化制备过程中，一般处于熔融状态，其结构中碳分子团簇紧密平行排列。
2）温度决定石墨化程度：不同的炭素材料开始石墨化的温度不同，石油焦一般在1700℃左右进入石墨化阶段，而针状焦要到2000℃左右才能进入石墨化转化阶段。加热温度越高，电阻率越低，相邻晶层间的距离越接近0.3354nm的理想石墨晶体，表明石墨化程度越高。
3)时间：石墨化程度与高温下的停留时间也存在一定的关系，石墨化温度越高，进入稳定石墨化状态所需的时间越短；保温时间越长，电阻率越低，石墨化程度越高。另外，压力对石墨化有明显的促进作用；在一定条件下加入催化剂，可促进石墨化，如硼、铁、钒、钛、键、镁以及某些化合物等。
连续法是指生产过程中不停电，将原料连续投入加热炉的工艺过程。石墨化产品需经过一系列温区，在炉内移动加热，实现连续石墨化。坩埚炉装料法和箱式炉装料法需间歇生产，每次将固定量的原料放入炉内，高温加热完成后出炉。以艾奇逊法坩埚装料为例，一台石墨化炉从开始清炉到产品装入、加热、冷却、卸载，生产周期为12-14天，其中电加热仅需2-3天。虽然每个炉组有6-8台石墨化炉，但每个石墨化炉在一个月内只能旋转2-2.5小时，效率较低。