風能、太陽能等可再生能源的充分利用依賴于低成本大型儲能技術的發展。鈉離子電池和鋰離子電池具有相似的原理及生產流程，且鈉資源的分布廣泛，近年來得到了廣泛的關注。無論是鋰離子電池還是鈉離子電池，倍率性能都是評價其性能的關鍵指標。目前，鈉離子電池正極材料的研發已經取得了重要進展。然而，對于負極而言，廣泛應用于鋰離子電池中的石墨負極在鈉離子電池中沒有電化學性能。硬碳材料，也被稱為不可石墨化無定形碳，是目前眾多負極材料中綜合性能最好的。由于該材料具有較高的容量、穩定的循環性能以及前驅體取材廣泛，將在未來鈉離子電池商業化中起到重要的作用。近年來，隨著不同前驅體、不同結構以及摻雜等技術的研究，硬碳負極材料的性能得到了進一步的提升。然而，硬碳負極材料的倍率性能一直較差，成為其未來商業化的絆腳石。
俄勒岡州立大學的紀秀磊教授（點擊查看介紹）團隊，包括博士生李志飛在最近的研究中發現，硬碳的倍率性能由于半電池測試體系的限制而被顯著低估。鈉離子電池電極材料的評價測試，沿用了廣泛應用于鋰離子電池的半電池測試評價體系。在該半電池體系中，鋰片/鈉片既被用作電池的對電極，同時也是參比電極。該測試體系能夠很好地應用于鋰離子電池以及大多數的鈉離子電池負極材料的評價中。然而，對于硬碳材料而言，此測試體系并不能完全展示出硬碳材料的特性。這是由于硬碳材料一半以上的容量是來自低電壓的平臺部分(~0.05 V vs. Na+/Na)，在鈉離子嵌入（放電）過程中，尤其是高電流條件下，鈉金屬上的過電位會造成鈉離子嵌入的提前結束，從而造成其在高電流下較低的容量。這就可能掩蓋了硬碳自身可能具有較高的倍率性能。因此，紀教授團隊采用三電極測試體系對硬碳材料的倍率性能進行了評價，并發現在1 C（250 mA/g）的電流下，容量由傳統半電池中的118 mAh/g提高到186 mAh/g。
他們通過硬碳材料在三電極體系中的充放電曲線可以清晰地看到，鈉片對電極的電位在充放電過程中有著較大的極化現象，并隨著充放電電流的增大而提高。該極化現象在傳統半電池體系中將會造成鈉離子嵌入硬碳的提前終止。由此造成的容量損失在10 C的電流下，可占其總容量的57%。這一發現揭示了硬碳材料本身在鈉離子電池中具有較好的倍率性能，有益于硬碳材料的發展和商業化。
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