钠硫电池橫切面圖。 钠硫电池 是一种由液体钠 (Na)和硫 (S)組成的熔盐电池 。[ 1] [ 2] 能量密度 、高充/放电效率(89-92%)[來源請求] 寿命周期 ，亦由廉价的材料制造。由於本電池 操作温度高達300至350°C，而且钠多硫化物具有高度腐蚀 性，它们主要用於定點能量储存。電池愈大；效益愈高。
典型的电池在阳极 和阴极 之間有一个固體电解液 膜，而液态金属电池的阳极 、阴极 及隔離膜都是液体。
该電池通常是圆柱形。整个電池由一个由铬 和钼 保護钢铁 内層的外壳密封。此容器外部是正极，而液態钠 是负极。電池由氧化铝 盖封頂。電池最重要的部分在於β-固体氧化铝电解质膜，它能选择性地讓Na+ 通過。在商业应用中電池被排列成方塊，方便装在一个真空 隔热 的盒中。
在放电阶段，熔化的 钠原子充當阳极 ，这意味着Na 釋出电子到外部电路。钠 由β-固体氧化铝电解质筒跟容器外的熔化硫 分開，而容器則由無活性金属製造，作为阴极 。硫被碳 製的海绵 吸入儲存。電解質膜是一个良好的钠离子 導體，但亦是離域电子 的絕緣體 ，并因此避免了自行排電。当钠釋出一个电子 ，Na+ 离子 移動到硫 容器。电子 驱动的电流 通过熔化钠 到達接触點，經過电负荷 並回到盛着硫 的容器。在这里，另一粒电子 和硫 发生反应，形成Sn 2− 離子 、鈉 多硫化物 的。放電过程可以如下表示：
2Na+4S→Na2 S4 (2伏特 ) 當電池放電時，鈉 將會愈來愈少，充電 時則愈來愈多。當電池正在運作時，充電 和放電 所產生的熱能 通常都足以維持鈉 和硫 在液態 ，因此不需額外熱源。
純鈉相當危險，因它會被快速氧化 或與水反應，因此本電池必須遠離氧氣 及水。
福特汽車 在1960年代一直都帶領着電池的發展，因早期電動車 以本電池推動。[ 3]
截至2009年1月,一個低温固態版正被研究。其利用NASICON膜代替β-固体氧化铝电解质膜。若果成功，本電池可以90℃之低温運作。[ 4] [ 5]
2014年研究人員利用鈉 銫 合金作電解質。該電池在150℃環境下每克可產生420毫安培時 。在100個充／放電循環後，該電池仍有97%的原承載力。較低温度使外殼的成本降低，但同時因使用銫 而使成本上漲。[ 6] [ 7]
鈉硫电池是1980年月光計劃 的其中一個選項。这个10年期项目寻求建立一个持久电能存儲設備。條件如下︰
至少1000 千瓦
在额定负载下充/放電至少8小時
效率下限70%
寿命周期至少1500個 其他候選電池為鉛酸蓄電池 、釩電池 和鋅溴電池
一個包括東京電力公司 和日本碍子株式会社(NGK)的聯盟在1983年表達其參與研究之意願，而且成為了主要的貢獻者。其幕後原因乃因鈉 、硫 和陶瓷 在日本 皆十分充足。經過1993至1996年利用3 x 2MW,6.6 kV的電池測試後，2000年電池正式推出市場。[ 8]
25–250 千瓦; 效率︰87%
2500周期 (沒有耗損)，4500周期 (低於20%耗損)。 2008年5月，日本 青森縣 風電場竣工，包括51兆瓦 風電機及34兆瓦 鈉硫電池系統。[ 9]
截至2007年，電池總容量為165兆瓦。NGK決定把鈉硫電池工廠的輸出量從90兆瓦 至150兆瓦 。[ 10]
2011年3月,住友电气工业株式会社和京都大學 和宣佈他們成功發明低温鈉硫電池。其運作温度可低至100℃。它們的成本明顯低於鋰電池 ，但能量密度 卻是其2倍。住友电气工业株式会社亦於2015年開始生產該電池，在巴士及大廈上使用。[ 11]
绝缘体 被腐蝕 是一个在高要求環境下的问题，因为他们导电性 和放電率增加。树枝状的钠形成也是一個潛在問題。
鈉硫电池可以支持电网 或独立可再生能源 系統[ 12] 得克萨斯州 建成了世界上最大的钠硫电池，當電力系障故障時可連續8小時提供4百萬瓦(4MW)的电力 。[ 13] 电压调节 套利 。[ 14] 能量存储 技术支持可再生能源 发电，尤其是风力农场 和太阳能发电 厂。以风场為例，电池将在大風但低电力需求時存起能量，在用電高峰時再放電。除了这种電力转移以外，钠硫电池能够用于稳定风力农场输出功率。这类电池還能在其他選項不可行時發揮作用。例如，抽水蓄水电 设施需要大量的空间和水资源，而压缩空气能量存储 需要某些地质特征，例如盐洞 。[ 15]
因为它的能量密度 高，鈉硫电池已被建议用于太空 。[ 16] [ 17] 太空 中使用，测试證明钠硫电池能在航天飞机 上運作。鈉硫飞行实验證明电池在350°C的環境下擁有150瓦時/公斤的能量密度 (3x镍氢电池的能量密度 )，並在1997年成功實驗運行10天。[ 18]
第一次大规模使用钠硫电池是在福特汽車 的示范车辆，[ 19] 电动车 原型。高操作温度郤令鈉硫電池無法被用在車輛上，結果該型號从来没有被生产。
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