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鈉離子電池是一種二次電池（可充電電池），採用可儲鈉化合物作為正、負極材料。
當電池循環時，鈉離子（Na+）在正、負極間進行交換，充電時，鈉離子從正極脫出，經過電解質嵌入負極，負極處於富鈉狀態；放電時則相反（圖1）。
鈉離子電池的工作原理和鋰離子電池相似，但從能量密度、循環壽命等方面尚無法與鋰離子電池抗衡。
由於鈉元素在地殼中儲量豐富（排第六位）、分佈廣泛且原料成本低廉，鈉離子電池在未來大規模儲能領域具有巨大潛力。
鈉離子電池並非一種新型的化學電源體系，早在20世紀70至80年代，鈉離子電池和鋰離子電池曾同時得到廣泛研究。
20世紀90年代，隨著索尼公司實現鋰離子電池的商業化，關於鈉離子電池的研究被逐漸忽視。
而隨著人們對新型能源和環境的重視，鈉離子電池憑藉其儲量豐富、製作成本低廉的優勢，在大規模儲能領域具有巨大的應用潛力，也由此在近幾年關於鈉離子電池的研究再次引起人們廣泛重視。
室溫鈉離子電池具有與鋰離子電池相似的工作原理，但鈉離子半徑大於鋰離子, 而且鈉原子比鋰原子重；
鈉的標準電極電位為-2.71V，比鋰低約0.3V，因此對於相似的電極材料體系,鈉離子電池的工作電壓低於鋰離子電池。因此從電極材料的方面考慮，鈉離子電池的質量和體積能量密度可能均難以超過鋰離子電池。
鈉離子電池的組成和鋰離子電池相似，包括正極、隔膜、負極、電解質和外殼。
其中正極大多是由含鈉的化合物（正極材料）與導電添加劑（乙炔黑或石墨）混合，通過一種粘結劑（聚偏氟乙烯、羥甲基纖維素鈉或丁苯橡膠等）將其粘接到金屬箔（鋁箔）集流體上製成的；
負極是可脫嵌鈉離子的材料（負極材料）與導電添加劑、粘結劑混合後粘接到金屬箔（鋁箔，鋰離子電池負極集流體為銅箔）集流體上製成。
隔膜的作用是阻隔正負極的電子導通，防止內短路，同時可以允許鈉離子穿過，可以採用具有良好機械性質、化學穩定性且價格低廉的微孔聚烯烴材料作為隔膜材料。
電解質的作用是實現鈉離子在電池內部正負極之間的遷移並順利在電極材料中脫出或者嵌入，現在電解質大多為液態（主要為鈉鹽溶於碳酸酯類有機溶劑後的溶液），關於水系電解液、聚合物電解質以及固態電解質的研究還在進行中。
外殼的作用是提供機械保護，保證電池安全工作。
尋找合適的鈉離子電極材料是鈉離子儲能電池實現實際應用的關鍵之一。
最早研究的鈉離子電池電極材料是層狀化合物MoS2、TaS2、TiS2和NaxMO2(M=Co和Mn等),目前國內外各研究組已經提出了多種鈉離子電池電極材料。
一般地, 材料的晶體結構是決定其電化學性能的主要因素。正極材料所使用的氧化物主要集中在具有岩鹽結構的層狀氧化物以及隧道結構的錳氧化合物。
除氧化物外，磷酸鹽、氟磷酸鹽、硫酸鹽、焦磷酸鹽和複合聚陰離子型材料等也可以作為正極材料。目前研究比較多的鈉離子電池負極材料主要有碳類材料、過渡金屬氧化物、合金類材料、有機化合物以及磷酸鹽等。
目前，多種儲能技術（在中國主要為鋰離子電池、鉛蓄電池和液流電池，而這些技術各有其優缺點）處於並行發展的狀態。而鈉離子電池儲能技術仍然處於空白階段。
鈉離子電池產業化可以沿用和借鑑鋰離子電池的生產工序，可謂是“站在了巨人的肩膀上”。
鈉離子電池亟待解決的關鍵問題，在於尋找高能量密度和高功率密度，且具有長循環壽命的正負極材料。改善電極材料的製備和改性方法、開發更安全的電解質體系、以及構築更加穩定的正極|電解質和負極|電解質界面等。
相信隨著材料性能的優化和電池技術的成熟，鈉離子電池在未來有望在新型儲能技術尤其是智能電網等大規模儲能領域佔據一席之地，甚至會扮演重要的角色。
