碳纤维材料应用到汽车中主要有两种功能体现，一是作为汽车车身的轻质复合型加强材料;另一主要应用就是作为汽车锂离子电池的电极。碳纤维锂电池电极材料研究的主要目的是为了开发一种不仅可以具有轻质材料特性，同时又可以承受机械载荷;另外又可以储存电能的多功能结构电池。这样一来，就可以大幅降低电动汽车的整体重量。

　　在锂离子电池锂化率维持在一定值100mA/g时，市场上出售的好几个档次的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的可逆电容量在完成十次充放电循环后，均能够达到100 (mA.h)/g甚至更高。其中，影响锂离子电池测量电容量的主要因素为锂离子电池的锂化率。经试验发现，降低通过所有实验碳纤维材料1/10的电流大小，可使电池电容量提升100%。碳纤维材料在结构电池中不仅可以作为电池阴极材料，而且还可以作为电池中的集电极。电池中锂化碳纤维材料的极限抗拉强度降低的可逆性与电池碳化率和测量电容量的关系表明，电池在使用过程中，碳纤维并不会受到影响，而电池中的锂在碳纤维脱锂过程中，可能会发生不可逆反应。然而，电池中锂化碳纤维材料极限抗拉强度的降低，与电池测量电容量并不呈线性关系。同时，在电池完全充电情况下，电池中锂化碳纤维材料极限抗拉应变要小于碳纤维材料的纵向膨胀。

　　目前各种应用占碳纤维年需求的比例：体育应用大约为30%，航空应用为10%，工业应用为60%。体育应用中的三项重要应用为高尔夫球棒，钓鱼杆和网球拍框架。据估计每年的高尔夫球棒的产量为3 400万。按照国家和地区分类，这些高尔夫球棒主要产地为美国，中国、日本和中国台北，美国和日本是高尔夫球棒的主要消费地占80%以上。全世界40%的碳纤维高尔夫球棒都是由TORAY的碳纤维制成的。全世界碳纤维钓鱼杆的产量约为每年2000万副，这就意昧着这种应用对碳纤维有着稳定的需求。网球拍框架的市场容量约为每年600万副。其它的体育项目应用还包括冰球棍，滑雪杖，射箭和自行车。碳纤维还应用在划船、赛艇、冲浪和其它的海洋运动项目中。

　　在航空应用中，对碳纤维的需求得到了迅速的恢复。恢复的主要原因是由于生产效率在整体上都得到了提升，同时也开始全力生产波音777飞机。TORAY的碳纤维被用做结构材料，包括水平和垂直的横尾翼和横梁。这两部分结构是如此的重要，如果受损，那么整个飞机在飞行的过程中就可能坠毁。这些材料被称为“首要的结构材料”，对它们的质量要求是极其苛刻的。对于波音777飞机，TORAY是波音公司指定的唯一有资格的碳纤维制造商。欧洲空客也在他们的飞机上使用了大量的碳纤维。TORAY的TORAYCA碳纤维已被大量地应用在该新型客机A380上。

　　在工业领域，碳纤维的应用也相当广泛。作为材料，它们正在替代金属和混凝土来满足环境、安全和能源要求，在工业领域对碳纤维的需求量正在呈现上升趋势。

　　在土木工程和建筑领域，应用碳纤维的抗震修复和加强法是一项主要突破，正在此领域得剑更加广泛的推广。在铁路建筑中，大型的顶部系统和隔音墙在未来会有很好的应用，这些也将是很有前景的应用。压力容器主要用在汽车的受压大然气(CNG)箱上，还用在救火队员的固定式呼吸器(SCBA) 上。CNG罐源于美国和欧洲国家，现在日本和其他的亚洲国家也对这项应用表现出了极大的兴趣。碳纤维的其它应用包括机器元件、家用电器、微机、及与半导体相关的设备的复合材料的生产，可以用来起剑加强，防静电，和电磁波防护的作用，另外，在X射线仪器市场上，碳纤维的应用可以减少人体住x射线下的暴露。随着碳纤维成本的连续降低，和世界范同内的环保要求的提高，碳纤维开始被应用于汽车领域，将来它们会被应用做尾部沸腾器，发动机，传动轴和燃料箱材料，在未来将有很好的前景。