孔结构设计与前驱体选择是钠电负极两大决胜关键。
造孔设计可提升负极可逆储钠量。在商业化应用过程中，硬碳面临着首 周库伦效率较低的问题。虽然现在硬碳的比容量与商用锂离子电池石墨 负极比容量相当，但在酯基电解液中首周库伦效率大多在 50%-80%左右， 在醚基电解液常在 80%-90%左右，而商用锂离子电池石墨负极的首周库 伦效率通常超过 95%。硬碳首周效率低一方面来源于硬碳较大的表面积 会加速硬碳与电解液之间的副反应，而微晶层间的缺陷浓度也会对其电 化学性能产生影响。因此，需要通过改进前驱体、改善合成条件等方法 减少其内部缺陷，制备出孔隙率低且缺陷少的硬碳。中科海钠团队利用 酚醛树脂作为前驱体、乙醇为造孔剂，形成闭合孔隙以精确调控硬碳微 观结构，得到了可逆比容量为 410 mAh/g 的硬碳负极，储锂容量甚至超 过了石墨。该电池首周库伦效率为 83%，全电池能量密度达到 300 Wh/kg。
高性价比生物质碳或成为钠电负极主流。生物质碳前驱体来源多为植物， 大部分为硬碳。与其他负极材料相比，生物质碳成本低廉，电化学性能 优异，具备较大应用潜力。此外，天然的生物质通常含有杂原子，如氮、 氟、硫、硼、钾等，可以增加碳材料的结构缺陷、层间距及电导率，提 升负极储钠性能。针对生物质碳负极的制备，需要选择具有丰富资源、 成本低廉、多孔或多层微观结构、高碳低杂质的植物前体，通过调整热 解温度、掺杂剂、活化剂来控制所得碳材料的层间距、缺陷结构和孔结 构。椰壳、杏壳、稻壳、泥炭藓等都是较为理想的钠离子电池负极材料 来源。目前，日本可乐丽、贝特瑞、翔丰华、佰思格等公司均选用植物 型前驱体作为其负极来源。
