鈉離子電池最主要的特征就是利用Na+代替了價(jià)格昂貴的Li+，因此正極材料、負(fù)極材料和電解液等都要做相應(yīng)的改變，適應(yīng)Na離子電池。相比于鋰元素，鈉元素在地殼中的儲(chǔ)藏量十分豐富，獲得Na元素的方法也十分簡單，因此相比于鋰離子電池，鈉離子電池在成本上將更加具有優(yōu)勢。
 

鈉離子電池的概念起步并不晚，上個(gè)世紀(jì)80年代與鋰離子電池幾乎同時(shí)起步。然而到了90年代，由于Na離子電池能量密度要低于鋰離子電池，因此漸漸淡出人們的視野。但是由于鋰資源是一種相對稀缺的資源，因此面對節(jié)節(jié)攀升的碳酸鋰價(jià)格，使得人們再次關(guān)注鈉離子電池。
 

目前鈉離子電池最大的難點(diǎn)是尋找一款穩(wěn)定的鈉離子電池負(fù)極材料，傳統(tǒng)的鋰離子電池負(fù)極材料——石墨，能夠與Li結(jié)合，形成LiC6結(jié)構(gòu)的化合物，理論比容量為372mAh/g，但是石墨僅能儲(chǔ)存十分有限的Na離子，這可能是由于Na會(huì)首先在石墨表面形成鍍層，而不是與石墨形成化合物。
 

為了改善石墨材料的性能，其中針對石墨材料的一個(gè)研究方向?yàn)殚_發(fā)高層間距石墨材料，例如將石墨的層間距提高到0.43nm，可以獲得300mAh/g以上的可逆容量。

硬碳也是一種可以儲(chǔ)存Na離子的負(fù)極材料，由于硬碳材料結(jié)晶度較低，碳原子層的排布規(guī)則度較低，因此可以儲(chǔ)存較多的Na離子，其容量可達(dá)到300mAh/g以上，但是循環(huán)性能較差，例如1維的納米碳纖維循環(huán)600次以后容量僅為176mAh/g。
 

而且硬碳的首次效率較低，這主要是因?yàn)橛蔡驾^大的比表面造形成數(shù)量客觀的SEI膜造成的，特別是對一些多孔碳材料，其較大的表面積嚴(yán)重的影響了鈉離子電池的首次效率。因此降低硬碳材料的比表面積有助于提高硬碳材料的容量。

合金負(fù)極也是一種十分具有吸引力的負(fù)極材料，例如錫基和硅基材料，由于其較高的比容量，成功吸引了人們的注意。當(dāng)然與鋰離子電池一樣，這些材料仍然存在膨脹過大的問題。錫基負(fù)極能與Na形成Na15Sn4合金，比容量可達(dá)847mAh/g，但是這也伴隨著420%的體積膨脹，這極大的制約了錫基負(fù)極的應(yīng)用。