近几年中国新能源及电池相关产业的飞速发展，预示着锂离子电池的替代技术已成为该领域亟待开发的战略要地。新兴的钠离子电池技术由于具有更低的成本和更高的安全性等优势，在新能源汽车和储能电网等多个领域有望代替锂离子电池，是一种颇具前景的电池技术。而研发储钠效率更高且廉价稳定的负极材料，是迈向钠离子电池规模化应用的关键一步。硬碳材料具有储钠容量较高、来源广泛、成本低廉等优势，是目前最具产业化前景的钠离子电池负极材料之一。以下是一些生物质基钠离子电池硬碳材料的研究进展：
淀粉基硬碳材料：中国科学院山西煤炭化学研究所的陈成猛研究员领衔团队利用富含氧元素的酯化淀粉，通过化学反应制备了一种钠离子电池负极材料 —— 硬碳。该团队利用低温氢气还原策略对酯化淀粉原料进行化学处理，通过改变管式炉中的反应温度，调节反应产物前驱体中氧元素含量。然后对不同的前驱体样品进一步高温碳化，制备了硬碳材料，并通过氧元素含量的变化实现了对最终产物硬碳的微观结构的调控。实验结果表明，其作为钠离子电池的负极材料时，编号为 H300-1100 的样品呈现出高达 82.5% 的首次库伦效率和 369.8mAh/g 的比容量。
生物基硬碳负极材料：圣泉集团的生物炭（硬碳前驱体）经送样中科海纳、贝特瑞、佰思格、伽钠科技等国内头部机构，均证实了生物炭的性能稳定、一致性高等特点。圣泉集团制备的硬碳负极材料也已送样部分电芯厂家，得到一致好评，全电池评测还在进行中。其第一代硬碳产品具有 300mAh/g 左右的克容量，首效≥88%，与同类产品指标数据相比均有显著优势。目前圣泉集团已与武汉大学达成技术合作，也与山东大学成立 “新材料与碳中和产业技术研究院”。
生物质椰壳硬碳材料：广东容钠新能源 / 华南理工大学杨成浩教授研发的生物质基硬碳负极材料结构调控和绿色高效生产方法，一类是纤维类，一类是淀粉类，授权中国发明专利 3 件，申请中国发明专利 15 件。通过调控形成了一些超大层间距的结构设计，有效提升硬碳负极材料的比容量和首效，通过结构调控，可以将层间距控制在 0.38 到 0.41 之间。其产品 RNHC-C1 比容量在 300 左右，首效在 93% 左右，产品 RN5-C1 容量也较高，性价比高。
木基生物质衍生硬碳：中南大学唐有根 – 王海燕团队以天然木材作为前驱体，探究了不同的组分（结晶纤维素和无定形半纤维素 / 木质素）和热解温度对所衍生硬碳中闭孔结构的影响，揭示了木基生物质的闭孔结构形成机制：结晶纤维素热解形成类石墨层，充当闭孔的 “孔壁”；无定形的半纤维素和木质素在热解过程中作为抑制剂，阻碍碳层的过度石墨化；适当提高热解温度会增加类石墨碳层的长度，有利于闭孔结构的形成。所制备的硬碳负极在 20mA/g 的电流密度下可以提供 430mAh/g 的储钠容量（平台区容量 293mAh/g，基于第二圈循环），同时也表现出优异的倍率性能和循环稳定性能（500mA/g 下循环 400 圈的容量保持率 85.4%）。
综上所述，生物质基钠离子电池硬碳材料的研究取得了一定的进展，但仍存在一些问题，如硬碳材料的首次库伦效率低、循环稳定性差等。未来的研究方向将集中在提高硬碳材料的性能、降低成本、优化制备工艺等方面。