beta电池由两个液体电极(钠正极和硫负极)组成，电极用烧结多晶p-Al03管隔开。由于硫不导电，所以含有硫电极的室内装有碳毡集流体。工作温度为300-400℃，此时反应物和放电产物处于液态，而P-A1O3管的离子电导很高，电池放电时，钠原子在p-Al03表面离子化并穿过管壁形成钠的多硫化物。350℃时电压为2.08V，理论比能量为79OWh/kg。从钠硫相图可以看出，在电池工作温度下Na2S和硫不互溶，所以阴极室中这两种液相共存，而电池电压保持不变。随着放电的进行，化合物中的硫被消耗并发生了一系列的化学反应，NatS变成含硫较低的多硫化合物，这些化合物是互溶的，阴极液成分由NatS变为NatS的过程中，电池电压也从2.08V逐渐降至1.78V。通常，反应不会形成含硫比NatS更低的化合物，因为如果形成Na2S:或Na2S它们会结晶析出。
正如所有高温体系一样，钠硫电池在使用前必须加热。一旦达到工作温度后，充放电产生的内阻损耗(iR)以及放电过程的反应热(TOS)足以维持这一工作温度，在某些工作状态下有时还需要冷却降温。用于电动车上时，隔热系统以及内部加热器引起的微弱自放电就可以让开路钠硫电池好几天保持在工作温度范围内。