正极：层状氧化物综合性能好，开始成为主流
钠离子电池主要的正极材料有过渡金属氧化物、普鲁士蓝，聚阴离子等。正极材料是影响电池能量密度、循环寿命等关键组部件，优秀的钠离子正极材料应该具备：（1）原材料成本低，制备工艺简单，更好的发挥钠离子电池成本低的优点；（2）具有氧化还原电对并且氧化还原电位够高，有利于提高钠离子电池的能量密度；（3）电子和离子传导速率高，能实现快速的充放电；（4）材料结构稳定性高，在钠离子脱嵌过程中结构不发生相变或相变可逆性高。目前研究的最多的正极材料主要是以下三种：过渡金属氧化物、普鲁士蓝/白化合物，聚阴离子。
过度金属氧化物能量密度高，是当前钠离子电池的主流正极。过渡金属氧化物正极材料（NaxMO2，x≤1，M=过渡金属元素及其组合）由于其合成方便、能量密度高的优点，以及与已经商用的锂离子电池正极材料结构类似，所以被广泛认为是最有希望商业化的材料。根据分子式中钠含量的差异，过渡金属氧化物正极材料可分为两类：隧道型过渡金属氧化物（NaxMO2，x≈0.44）和层状过渡金属氧化物（NaxMO2，0.5≤x≤1）。隧道型氧化物正极材料，顾名思义其晶体结构是呈隧道状，隧道型氧化物正极虽然又稳定的结构，但是其钠离子点位较少，能量密度较低。层状氧化物正极材料NaxMO2的结构是由MO6三棱柱/八面体组成过渡层，形成可供钠离子脱出/嵌入的二维传输通道，钠离子则会占据这些通道中的位点形成钠层，具有合成工艺简单、能量密度高、优秀的倍率等特点。目前层状氧化物正极材料已经大规模应用在锂电池领域，预计也会成为钠离子电池的主流方向。
普鲁士蓝具有较好的稳定性，但循环寿命较差，生产过程不环保。普鲁士蓝化合物KFe[Fe(CN)6]是一种典型的立方晶体结构，其所有的金属离子位于立方体顶角，NaxMFe(CN)6（M=Mn、Ni、Co、Zn、Cu和Fe等）普鲁士蓝类似物材料由于具有开放的三维结构，使其具有相对优异的倍率性能和较好的循环稳定性。但由于其在合成过程中会产生剧毒的氰化氢，同时晶格中的配位水难除尽，严重影响电池的容量和循环性能。
聚阴离子正极稳定性较强，但成本较高。聚阴离子型正极材料拥有坚固且开放的三维框架，材料的结构稳定性与热稳定性非常高，因此聚阴离子型正极材料具有更好的循环稳定性与安全性能。类似LiFePO4，NaFePO4电化学性能较为优异，但NaFePO4能量密度较低。另一类被广泛研究是以Na3V2(PO4)3为代表的NASICON结构材料，其具有高度开放的框架结构，可以为钠离子提供了三维扩散通道和很大的迁移间隙，具有出色的倍率性能。目前磷酸钒钠已经有小批量量产，但成本较高。
负极：硬碳最合适，但成本较高
目前钠离子电池使用较多的负极是硬碳、软碳。负极材料作为钠离子电池的核心部件之一，影响着电池首次库仑效率、倍率性能和循环耐久等特性。目前关于钠离子电池负极材料研究最多的是碳基材料，相比于锂电池中的石墨负极，传统的石墨材料无法满足高储钠能力，目前可以作为钠离子电池的负极有：硬碳、软碳、纳米纤维、石墨烯和碳纳米管。
硬碳是目前最适合钠离子电池的负极。硬炭是即使在高于℃的温度下也不会转变为石墨的一种炭材料。经过了多年的研究，硬碳由于其高容量，合适的工作电势和可持续性而成为钠离子电池理想的负极材料，其大的层间距被认为有利于钠离子的嵌入和脱出，并且可逆钠储存容量在-mAh/g。
软碳通常作为硬碳的包覆层。软碳为可在℃下石墨化的非晶态材料，软炭材料往往具有与石墨相近的石墨微晶排列和碳层间距，因此对于具有较大离子尺寸的钠离子来说，软炭材料的容量较低无法达到实际应用的需求。但是软炭材料往往具有液相热解的特性，并且相比于硬炭来说，软炭的比表面积较低。因此软炭材料可以作为硬炭材料的包覆层，减少电极材料与电解液的副反应，增大首次库伦效率。
电解液多使用NaPF6+酯类溶剂，铝箔成本有优势
当前钠离子最常用的电解液溶剂是酯类电解液。作为电池的一个重要组成部分，电解液是电池内部沟通正负极的桥梁，负责载流子在正负极之间的传输，是影响电池安全性的主要因素，对电池的能量密度、循环寿命以及倍率性能等也起着重要影响。有机电解液具有稳定的电化学性能、很高的离子电导率以及较低的价格，是钠离子电池实际应用中最有前景的选择之一。目前最常用的电解液可以分为醚类电解液和酯类电解液：（1）酯类电解液安全性高，具有良好的导电性。酯类电解液主要成分有：PC（碳酸丙烯酯）、EC（碳酸乙烯酯）、DEC（碳酸二乙酯）等，酯类电解液对于钠盐的溶解性较好，做电解液时可以提供良好的离子传输能力。并且酯类电解液的结构比较稳定，耐氧化，安全性高。
（2）醚类电解液可以提升电池的能量密度，但稳定性较差。醚类电解液的成分主要为DME（乙二醇二甲醚）和DOL（二氧五环）等，醚类电解液可以促进钠离子在炭材料层间的插入，有助于提升材料的比容量、首效和倍率性能。但是醚类电解液容易生成过氧化物，耐氧化性差，应用时容易起火，安全性差。
钠盐最常用的是NaPF6。钠盐是电解液中重要组成部分，是提供电解液中载流子的主要来源。由于钠盐阴离子种类繁多，且还原电位不同，导致钠盐不可避免地会参与到SEI膜的形成中，不同的阴离子对SEI膜的成分与性能具有显著影响。钠盐可分为含氟钠盐（NaPF6、NaFSI等）和不含氟钠盐（NaBF4、NaClO4等）两条路线，从热稳定性角度分析NaClO4NaPF6NaFSI，虽然NaClO4热稳定性最佳，但其易制爆，因此NaPF6被认为是较常用的钠盐。
钠电池的正负极集流体均选用铝箔，使钠离子电池在成本方面更具优势。铝箔是一种铝压延材，厚度小于0.2毫米。电池铝箔是指锂电池正极集流体铝箔，既是集流体电极，又是锂电池正极材料的载体。铝与锂在低电位会发生合金化反应，锂离子电池只能选择铜做集流体。而铝与钠在低电位不会发生合金化反应，因此钠离子电池可以选择更便宜的铝做集流体。钠离子电池正负极集流体均为铝箔。钠离子电池中铝箔替代铜箔后，每KWh电池中用于制作集流体的材料成本约10%左右。