Metaaloxiden met een stabiele anorganische skeletstructuur hebben vaak een extreem lange levensduur, maar vanwege hun relatief hoge moleculaire massa is de specifieke capaciteit doorgaans laag en is het moeilijk om aan de commerciële eisen te voldoen.
De grootste eigenschap van organische anodematerialen is de lage kosten en de diverse structuur, maar er zijn nog steeds veel problemen, waaronder: lage first loop coulomb-efficiëntie, polarisatieproblemen tijdens het fietsen, lage elektronengeleiding, oplosbaarheid van organische moleculen in elektrolyten, enzovoort. Over het algemeen heeft de ontwikkeling van organische natriumionbatterijen een groot potentieel, maar het huidige onderzoek naar dergelijke materialen staat nog in de kinderschoenen.
Het grootste probleem met anodematerialen die gebaseerd zijn op conversie- en legeringsreacties, is dat de enorme volumeverandering tijdens het verwijderen van natrium leidt tot poedervorming van het actieve materiaal, wat resulteert in een snelle capaciteitsafname.
Op koolstof gebaseerde anodematerialen verwijzen voornamelijk naar amorfe koolstof (inclusief harde koolstof en zachte koolstof). Op dit moment richt het belangrijkste werk zich op het remmen van het capaciteitsverval in het cyclusproces en het verbeteren van de eerste lus coulomb-efficiëntie. De specifieke capaciteit van zachte koolstof en gereduceerde grafeenoxiden kan erg hoog zijn, maar de bijbehorende bedrijfsspanning is ook hoog. Daarom ligt de onderzoeksfocus van deze materialen niet alleen op het verbeteren van de eerste lus coulomb-efficiëntie, maar ook op het verder verlagen van de bedrijfsspanning. Zoals te zien is in Figuur 3, heeft harde koolstof (HC) doorgaans een laag bedrijfspotentieel en een relatief hoge capaciteit, en daarom is de negatieve elektrode die wordt gebruikt in huidige commerciële natrium-ionbatterijproducten bijna volledig harde koolstof.