鈉離子電池與鋰離子電池工作原理類似。與其他二次電池相似，鈉離子電池也遵循脫嵌式的工作原理，在充電過程中，鈉離子從正極脫出并嵌入負極，嵌入負極的鈉離子越多，充電容量越高；放電時過程相反，回到正極的鈉離子越多，放電容量越高。
能量密度弱于鋰電，強于鉛酸。在能量密度方面，鈉離子電池的電芯能量密度為 100-160Wh/kg，這一水平遠高于鉛酸電池的 30-50Wh/kg，與磷酸鐵鋰電池的 120-200Wh/kg 相比也有重疊的范圍。而當前量產的三元電池的電芯能量密度普遍在 200Wh/kg以上，高鎳體系甚至超過 250Wh/kg，對于鈉電池的領先優勢比較顯著。在循環壽命方面，鈉電池在 3000次以上，這一水平也同樣遠遠超出鉛酸電池的 300 次左右。因此，僅從能量密度和循環壽命考慮，鈉電池有望首先替代鉛酸和磷酸鐵鋰電池主打的啟停、低速電動車、儲能等市場，但較難應用于電動汽車和消費電子等領域，在這兩大領域鋰電仍將是主流選擇。
安全性高，高低溫性能優異。鈉離子電池的內阻比鋰電池高，在短路的情況下瞬時發熱量少，溫升較低，熱失控溫度高于鋰電池，具備更高的安全性。因此針對過充過放、短路、針刺、擠壓等測試，鈉電池能夠做到不起火、不爆炸。另一方面，鈉離子電池可以在-40℃到 80℃的溫度區間正常工作，-20℃的環境下容量保持率接近 90%，高低溫性能優于其他二次電池。
