石墨儲鈉困難，無法用作鈉電負極。相較于鋰離子電池，鈉離子原子半徑較鋰離子大至少 35%以上，鈉離子較難在材料中嵌入脫出，對負極材料的結構穩定性提出了更高的要求。鋰離子電池中主流運用的石墨負極材料的孔徑與層間距都無法滿足鈉離子電池負極的要求。
軟碳容量不足，硬碳成為鈉電負極首選。無定形碳包括硬碳與軟碳，硬碳是在 2800℃以上高溫處理后不能石墨化的碳，軟碳是經高溫處理后可以石墨化的碳。硬碳：內部晶體排布雜亂無序，孔隙更多，且石墨片層間、封閉微孔、表面和缺陷位點都能儲鈉，所以容量較高。軟碳：雖然成本較硬碳低，但是由于具有石墨化結構，所以儲鈉量較低；雖然可以通過造孔工藝增大容量，但是會增加成本，反而不如硬碳經濟。
硬碳材料的儲鈉位置和形式多樣。一般認為鈉離子在硬碳中可以儲存在三種位置：硬碳表面的邊緣和缺陷、石墨層之間的空隙、隨機取向的石墨之間形成的微孔。對于硬碳來說，在儲鈉過程中充放電曲線可以分為兩個區域：高電位斜坡區（2~0.1V）、低電位平臺區（0.1~0V）。
