鈉離子電池主要由正極材料、負極材料、電解質和隔膜等關鍵部件組成。鈉離子電池的工作原理和鋰離子電池相似，都屬于“搖椅式”。充電時鈉離子從正極材料脫出后，經過電解質嵌入負極材料中。與此同時電子則從正極經由外電路運動到負極，以維系整個系統的電荷平衡。放電過程則與充電過程相反。其中鈉離子電池正、負極材料體系為決定性因素，電解質主要與正、負極材料體系進行選擇匹配使用。
與鋰電池相比，鈉電池的優勢在于：1)資源豐富和低成本：相比鋰離子的稀缺性，鈉離子在地殼元素中的儲能更豐富，因而成本低，可成為鋰離子電池很好的補充，截至 2022 年11 月數據，碳酸鈉價格約為碳酸鋰價格的 1/200，此外鈉電池的正負極均采用鋁箔，可進一步降低成本；2)寬溫性：在-40℃~80℃的溫度范圍內均有較好的容量保持率；3) 快充和倍率性好：相同濃度的鈉離子電池電解液比鋰離子電池電解液具有更高的離子電導率，同時鈉離子在極性溶劑中具有更低的溶劑化能，使其在電解液中具有更快的動力學性質，具有更高的電導率；4)安全性：鈉電池可在零電壓下保存及運輸，無運輸安全風險，在短路時，自發熱熱量少，無起火/爆炸等隱患；5)生產：與鋰離子電池具有類似的工作原理和材料構成，生產經驗和設備可以部分兼容。
鈉離子電池技術實用化的痛點在于：1)鈉離子質量比鋰離子重，電負性不及鋰，因而能量密度不及鋰。同類電極材料鈉離子電池的電壓比鋰離子電池低，因此鈉離子電池比容量低，能量密度也低。2)鈉離子體積更大，難以脫嵌，循環性能較差。鈉離子半徑比鋰離子大，因此導致鈉離子在剛性結構中相對比較穩定，難以可逆脫嵌。即使可以發生脫嵌，鈉離子嵌入脫出的動力學很慢，并且容易引起電極材料的結構產生不可逆的相變，從而降低了電池的循環性能。
