钠离子电池工作原理与锂离子电池相似。充电时，Na+从阴极脱出并嵌入阳极，同时电子通过外部电路，此时阳极处于低电势富钠态，阴极处于高电势贫钠态，嵌入阳极的Na+越多，充电容量越高；放电时，发生相反的过程，Na+从负极脱出，嵌入正极，正极回到富钠态，回到正极的Na+越多，放电容量越高。与锂离子电池构造相同，钠离子电池主要由正极、负极、电解质和隔膜组成。

正极材料：主流钠离子材料包括聚阴离子型化合物、层状过渡金属氧化物以及普鲁士蓝类化合物。

负极材料：目前常用的钠离子负极材料为硬碳和软碳材料。

电解质：与锂离子电池电解质相同，钠离子电池电解质分为液体电解质、固液复合电解质、固态电解质。电解质盐一般为NaPF6，合成方法与锂离子电池电解液相似。