本发明公开了一种异质原子掺杂生物质硬碳材料及其制备方法和应用，该制备方法包括以下步骤：将甘蔗渣依次进行碱洗、酸洗，得到甘蔗渣粉末；将甘蔗渣粉末进行压片处理，得到前驱体块体；在保护气氛下，将前驱体块体进行硬碳化处理，得到异质原子掺杂生物质硬碳材料。本发明的异质原子掺杂生物质硬碳材料，具有介孔和微孔结构以及合适的层间距，通过异质原子的掺杂在增强导电性的同时，增加材料的活性位点和缺陷程度，更有利于钠离子的脱嵌和储存，使得材料在低面密度、高面密度条件下均表现出优异的充电比容量和容量保持率，符合产业化标准。