碳材料是目前锂离子电池理想的负极材料。碳材料的种类决定着锂离子电池的嵌锂电位、工作电压可逆性能等。而克容量是衡量碳材料的一个重要指标，但是测试克容量一般是做成电池测试，需要花费不少时间，测试值稳定性也比较差。
石墨化度是指在含有石墨晶体及各种过渡态碳的复合材料中，石墨晶体所占的比例。理论上可以凭借石墨化度来估算碳材料的克容量。通过XRD可以确认石墨结构的存在、评估石墨化程度和结晶度，从而计算出碳材料的克容量。
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锂离子电池的比容量、循环性能和安全性能与材料的晶体结构有密切关系，研究三元材料在不同温度状态下的稳定性及在电化学循环过程中结构变化，有助于更好理解三元材料充放电机理和电化学过程。
XRD是专门用于分析材料晶体结构的设备，能够通过精修得到三元材料的晶胞参数和离子混排信息，在三元材料制备工艺和材料掺杂改性方面以及三元材料的原位高温热性能等方面广泛应用。原位充放电XRD实验可以直接研究纽扣结构锂离子电池材料在充放电过程中正负极材料的结构变化和相转化。
此外，XRD技术还可以来进行锂离子电池的热失效分析，如从燃烧的残留物进行XRD分析，初步判断失效原因。
