1、鈉離子電池的負極材料之碳材料

用石墨作負極，由于鈉離子在石墨層間遷移需要高躍遷能，脫/嵌困難。鈉金屬會形成枝晶，如鋰金屬一樣。鈉金屬的安全性也受到質疑，因為其熔點只有97.7℃，而鋰金屬為180.5℃。硬碳被認為可以作為負極材料，鈉合金是否能作為負極材料也正被廣泛的研究。在實驗室中應用較多的鈉離子電極負極材料有各類碳材料，如石墨，乙炔黑，中間相碳微球（MCMB），它們的電化學性能與各自的結構和含氫量密切相關，一般的規律是：晶粒小，比表面積大，與電解質接觸面也大，從而用來形成保護層所消耗的電解質也多；而含氫量越多，容量滯后也越大。

中間相碳微球（MCMB）的制備及其電化學性能已有詳細的研究，與不經處理和經高溫（3000℃）處理的MCMB相比，750℃熱處理后的MCMB電化學性能最優，這是因為它未完全失氫和適中的石墨化程度。報道稱其比容量達750mAh/g，為石墨理論比容量372mAh/g（NaC6）的兩倍多；石墨化缺陷則避免了無謂的有機溶劑分解，又是低溫制備，可見，這是一種較為理想的負極材料。

2、鈉離子電池的負極材料之合金

鈉離子電池負極材料的另一類重要材料是鈉合金，其制備是將單質鈉與其它金屬按一定比例在惰性氣氛中于合適溫度下熔融，再經退火結晶即可。目前研究較多的是鈉的二元與三元合金，可與鈉制成負極用合金的元素有：Pb，Sn，Bi，Ga，Ce，Si等，選擇這些金屬的原因是：可增加負極材料與電解質的相容性，防止在過充電時生成枝晶，增加了安全性，故能延長電池的使用壽命；且它們氫過電位較高，能減少電池的自放電反應，從而提高電池的貯存性能。合金負極的缺點是降低了比能量，如Nal5Pb4/P2NaxCoO2系統為350Wh/kg，是Na/P2NaxCoO2系統的3/4左右，但其高體積比能量仍然很有吸引力（Nal5Pb4/P2

NaxCo021500Wh/L，與Na/P2 NaxCo021600Wh/I接近）。另外，出于環保考慮，應盡量避免使用重金屬（如Pb）作為鈉的合金化元素。有學者對利用高分子摻雜以改變合金晶型以及提高其比容量作了相應的研究。