Een koolborstel is een onderdeel van een elektromotor of een generator dat aan het statische deel is bevestigd, de stator en elektrisch contact met het roterende deel maakt, met het anker via een daaraan verbonden commutator of een sleepring. Als een elektromotor koolborstels heeft, zijn dat er ten minste twee. Dat een koolborstel als borstel wordt aangeduid, vindt zijn oorsprong in de vroegere borstels van koperdraad waarvan de huidige koolborstels de moderne variant zijn.
De gelijkstroommotor en de wisselstroomseriemotor zijn of zijn meestal met koolborstels en commutator uitgevoerd. Deze dienen niet alleen om de stroomtoevoer naar het anker te verzorgen, maar ook om de stroomrichting steeds zo te schakelen dat het draaiende koppel een constante richting heeft. Daartoe is de commutator in aparte sectoren verdeeld, zodat bij een bepaalde stand van de rotor en een bepaalde polarisatie van de magnetische polen een bepaalde richting van de stroom hoort. Er bestaan tegenwoordig ook borstelloze elektromotor, uitvoeringen van dergelijke motoren zonder koolborstels en commutator. Het anker heeft geen stroomtoevoer nodig en een elektronische schakeling zorgt voor de omkering van de stroomrichting. Asynchrone, synchrone en stappenmotoren hebben geen borstels.
Een koolborstel bestaat in principe uit een grafietblokje met zelfsmerende eigenschappen. Op veel koolborstels is een geleidende draad aangesloten, een litze en een kabelschoen, met soms nog een spiraalveer voor het aandrukken tegen de commutator of de sleepring. Een koolborstel is met de stator verbonden, het statische deel van de motor, en maakt van daar uit verend contact met de commutator of de sleepring op het roterende deel. Het grafiet heeft, afhankelijk van de aan de motor gestelde eisen, een samenstelling met een bepaald percentage kool of koper. Omdat het grafiet zachter is dan de commutator, slijt deze minder en blijft de levensduur van het roterende deel hoog. Een koolborstel is daarom zó gemaakt, dat die gemakkelijk kan worden vervangen. Het voordeel van grafiet is dat het een negatieve temperatuurcoëfficiënt heeft, dat wil zeggen dat de elektrische weerstand bij een hogere temperatuur lager wordt. Door de wrijving van de koolborstel over de commutator ontstaat warmte. Bij de meeste materialen zouden daardoor de elektrische weerstand en de verliezen groter worden, maar bij koolstof en grafiet niet.
Bij een stroomafnemer, de stroomafnemer bij treinen, wordt om dezelfde redenen grafiet gebruikt. Om de slijtage niet te groot te laten worden en om de slijtage van de sleper gelijkmatig te laten verlopen, wordt de bovenleiding zigzagsgewijs aangelegd.
