当前钠离子电池负极材料的选择中，石墨通常不被采用，在碳基体系中多采用无定形碳。早期观点认为，钠离子的直径比锂离子大1.3倍，无法在石黑层间自由迁移。然而，K、Rb、Cs仍有较高的可逆比容量表现。这一现象的本质在于热力学问题，即钠离子与石墨层之间的相互作用力不足，在当前常用的电解液中，难以形成稳定的插层化合物。钠离子电池不能直接使用石墨作为负极材料，多采用石墨化程度较低的无定形碳，这种碳材料的层间距大于石墨，有助于实现高倍率性能而不会产生损耗。
在碳材料中，软碳是指经过高温处理（超2800℃）后能够转变为石墨结构的碳，其无序结构可以较为容易地被消除，也被称为易石墨化碳。硬碳则指的是即使在高温处理（超2800℃）下也难以完全转变为石墨结构的碳，其无序结构在高温下难以消除，被称为难石墨化碳。
当处理温度处于中低温范围（1000-1600℃）时，软碳和硬碳在结构上的差异不明显，可以将这两种碳材料统称为无定形碳。
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硬碳比容量较高，但成本和规模化尚存劣势。硬碳前驱体为热固性材料，在高温下难以转化为石墨结构，因此其结构更无序，含有丰富的微孔隙，材料也具有更大的层间距离、更高的比容量以及较小的膨胀系数。但孔洞过多也会导致其比表面积较大，降低首次充放电效率。此外，硬碳的生产通常采用生物质淀粉、树脂等前驱体，产碳效率较低，成本相对较高。
相比之下，软碳虽然在储钠容量上不如硬碳，但前驱体产碳率更高，具备成本优势。软碳的前驱体为热塑性材料，在高温下更易转化为石墨结构，结构更为有序、层间距更窄，储钠容量较低。软碳的前驱体来源于煤、沥青、石油焦等石化工业的副产品，产业链配套更为成熟，产碳效率可超90%。