鈉離子電池最重要的特點就是利用Na+代替了價格昂貴的Li+，因此正極材料、負極材料和電解液等都要做相應的改變，適應Na離子電池。相比于鋰元素，鈉元素在地殼中的儲藏量十分豐富，獲得Na元素的方法也十分簡單，因此相比于鋰離子電池，鈉離子電池在成本上將更加具有優勢。

鈉離子電池的概念起步并不晚，上個世紀80年代與鋰離子電池幾乎同時起步。然而到了90年代，由于Na離子電池能量密度要低于鋰離子電池，因此漸漸淡出人們的視野。但是由于鋰資源是一種相對稀缺的資源，因此面對節節攀升的碳酸鋰價格，使得人們再次關注鈉離子電池。

目前鈉離子電池最大的難點是尋找一款穩定的鈉離子電池負極材料，傳統的鋰離子電池負極材料石墨，能夠與Li結合，形成LiC6結構的化合物，理論比容量為372mAh/g，但是石墨僅能儲存十分有限的Na離子，這可能是由于Na會首先在石墨表面形成鍍層，而不是與石墨形成化合物。

為了改善石墨材料的性能，其中針對石墨材料的一個研究方向為開發高層間距石墨材料，例如將石墨的層間距提高到0.43nm，可以獲得300mAh/g以上的可逆容量。

硬碳也是一種可以儲存Na離子的負極材料，由于硬碳材料結晶度較低，碳原子層的排布規則度較低，因此可以儲存較多的Na離子，其容量可達到300mAh/g以上，但是循環性能較差，例如1維的納米碳纖維循環600次以后容量僅為176mAh/g。

而且硬碳的首次效率較低，這重要是因為硬碳較大的比表面造形成數量客觀的SEI膜造成的，特別是對一些多孔碳材料，其較大的表面積嚴重的影響了鈉離子電池的首次效率。因此降低硬碳材料的比表面積有助于提高硬碳材料的容量。

合金負極也是一種十分具有吸引力的負極材料，例如錫基和硅基材料，由于其較高的比容量，成功吸引了人們的注意。當然與鋰離子電池相同，這些材料仍然存在膨脹過大的問題。錫基負極能與Na形成Na15Sn4合金，比容量可達847mAh/g，但是這也伴隨著420%的體積膨脹，這極大的制約了錫基負極的應用。