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通常情况下，钠硫电池由正极、负极、电解质、隔膜和外壳组成，与一般二次电池（铅酸电池、镍镉电池等）不同，钠硫电池是由熔融电极和固体电解质组成，负极的活性物质为熔融金属钠，正极活性物质为液态硫和多硫化钠熔盐 。固体电解质兼隔膜由工作温度在300～350度 。在工作温度下，钠离子（）透过电解质隔膜与S之间发生可逆反应，形成能量的释放和储存 。
钠硫电池在放电过程是中，电子通过外电路由阳极（负极0到阴极(正极)，而则通过固体电解质与一结合形成多硫化钠产物，在充电时电极反应与放电相反 。
钠与硫之间的反应剧烈，因此两种反应物之间必须用固体电解质隔开，同时固体电解质又必须是钠离子导体 。
目前所用电解质材料为，只有温度在300摄氏度以上时，才具有良的导电性 。
因此，为了保证钠硫电池的正常运行，钠硫电池的运行温度应保持在300～350摄氏度，这个运行温度使钠硫电池作为车载动力电池安全性降低，使电解质破损，从而造成安全性问题 。
钠硫电池主要特点钠硫电池具有许多特色之处：一个是比能量（即电池单位质量或单位体积所具有的有效电能量）高 。
其理论比能量为760Wh/Kg，实际已大于150Wh/Kg，是铅酸电池的3-4倍 。
如日本东京电力公司（TEPCO）和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调平（即起削峰平谷作用，将夜晚多余的电存储在电池里，到白天用电高峰时再从电池中释放出来）、UPS应急电源及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实施阶段，已建成世界上最大规模（8MW）的储能钠硫电池装置，截止2005年10月统计，年产钠硫电池电池量已超过100MW，同时开始向海外输出 。
另一个是可大电流、高功率放电 。
其放电电流密度一般可达200-300mA/cm2，并瞬时间可放出其3倍的固有能量；再一个是充放电效率高 。
由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应，充放电电流效率几乎100% 。
当然，事物总是一分为二的，钠硫电池也有不足之处，其工作温度在300-350℃，所以，电池工作时需要一定的加热保温 。
但采用高性能的真空绝热保温技术，可有效地解决这一问题 。
钠硫电池主要作用钠与硫就会通过化学反应，将电能储存起来，当电网需要更多电能时，它又会将化学能转化成电能，释放出去，钠硫电池的“蓄洪”性能非常优异，即使输入的电流突然超过额定功率5-10倍，它也能泰然承受，再以稳定的功率释放到电网中——这对于大型城市电网的平稳运行尤其有用 。
太阳能、风能等新能源虽然洁净，但发电功率很不稳定 。
这会给整个电网带来不期而至的“洪峰” 。
储能电站会将这些“绿电”先照单全收，再根据电网需求输出 。
钠硫电池是以Na-beta-氧化铝（AL2O3）为电解质和隔膜，并分别以金属钠和多硫化钠为负极和正极的二次电池 。
钠硫电池用于储能具有独到的优势，主要体现在原材料和制备成本低、能量和功率密度大、效率高、不受场地限制、维护方便等方面 。
钠硫电池发展简史钠硫电池作为一种高能固体电解质二次电池最早发明于20世纪60年代中期，早期的研究主要针对电动汽车的应用目标，包括美国的福特、日本的YUASA、英国的BBC以及铁路实验室、德国的ABB、美国的Mink公司等先后组装了钠硫电池电动汽车，并进行了长期的路试 。
但长期的研究发现，钠硫电池作为储能电池优势明显，而用作电动汽车或其他移动器具的电源时，不能显示其优越性，且早期的研究并没有完全解决钠硫电池的安全可靠性问题，因此钠硫电池在车用能源方面的应用最终被人们放弃 。
