器则由无活性金属制造，作为阴极。硫被碳制的海绵吸入储存。电解质膜是一个良好的钠离子导体，但亦是离域电子的绝缘体，并因此避免了自行排电。当钠释出一个电子，Na离子移动到硫容器。电子驱动的电流通过熔化钠到达接触点，经过电负荷并回到盛着硫的容器。在这里，另一粒电子和硫发生反应，形成S离子、钠多硫化物的。放电过程可以如下表示：当电池放电时，钠将会愈来愈少，充电时则愈来愈多。当电池正在运作时，充电和放电所产生的热能通常都足以维持钠和硫在液态，因此不需额外热源。
安全.纯钠相当危险，因它会被