熔鹽電池是一類使用熔鹽作為電解質的電池，同時提供高能量密度和高功率密度。傳統的不可充電熱電池可以在室溫下以固態儲存很長時間，然后通過加熱激活。可充電液態金屬電池用于工業備用電源、特種電動汽車和電網儲能，以平衡太陽能電池板和風力渦輪機等間歇性可再生能源。

自1960年代中期以來，已對使用鈉(Na)作為負極的可充電電池進行了大量開發工作。鈉因其-2.71伏的高還原電位、低重量、相對豐富和低成本而具有吸引力。為了制造實用的電池，鈉必須呈液態。鈉的熔點為98°C(208°F)。這意味著鈉基電池的工作溫度為245至350°C（470至660°F）。研究調查了工作溫度為200°C(390°F)和室溫的金屬組合。

鈉硫電池（NaS電池）以及相關的鋰硫電池采用廉價且豐富的電極材料。這是xxx個堿金屬商用電池。它使用液態硫作為正極和β-氧化鋁固體電解質（BASE）的陶瓷管。絕緣體腐蝕是一個問題，因為它們逐漸變得導電，并且自放電率增加。由于其高比功率，NaS電池已被提議用于空間應用。1997年，航天飛機任務STS-87成功測試了一種用于太空的NaS電池，但這些電池尚未在太空中投入使用。NaS電池已被提議用于金星的高溫環境。由TEPCO（東京電力公司）和NGK（NGKInsulatorsLtd.）組成的財團于1983年宣布有興趣研究NaS電池，并從此成為開發這種類型的主要驅動力。TEPCO選擇了NaS電池，因為它的所有組成元素（鈉、硫和陶瓷）在日本都很豐富。xxx次大規模現場測試于1993年至1996年在東京電力公司的綱島變電站進行，使用3×2MW、6.6kV電池組。根據該試驗的結果，開發了改進的電池模塊，并于2000年投入市場。商業NaS電池組提供：

• 容量：每組25–250kWh
• 效率87%
• xxx放電深度(DOD)下2,500次循環的使用壽命，或80%DOD下4,500次循環的使用壽命

熔鹽電池的低溫變體是1985年開發的ZEBRA（最初是非洲沸石電池研究；后來是零排放電池研究活動）電池，最初是為電動汽車應用而開發的。該電池使用NaAlCl4和Na+-β-氧化鋁陶瓷電解質。Na-NiCl2電池的工作溫度為245°C(473°F)，并使用熔點為157°C(315°F)的熔融四氯鋁酸鈉(NaAlCl4)作為電解質。負極是熔融鈉。正極是放電狀態的鎳和充電狀態的氯化鎳。由于鎳和氯化鎳幾乎不溶于中性和堿性熔體，因此允許接觸，對電荷轉移提供的阻力很小。由于NaAlCl4和Na在工作溫度下都是液體，因此使用鈉傳導β-氧化鋁陶瓷將液態鈉與熔融NaAlCl4分離。用于制造這些電池的主要元素在全球范圍內的儲量和年產量遠高于鋰。它是由位于南非比勒陀利亞的科學與工業研究委員會(CSIR)的沸石電池研究非洲項目(ZEBRA)小組于1985年發明的。它可以在放電狀態下組裝，使用NaCl、Al、鎳和鐵粉。正極主要由固態材料組成，降低了腐蝕的可能性，提高了安全性。其比能量為100Wh/kg；比功率為150W/kg。β-氧化鋁固體陶瓷對金屬鈉和氯化鋁鈉不反應。全尺寸電池的使用壽命超過2,000次循環和20年，10節和20節電池模塊的使用壽命超過4,500次循環和15年。相比之下，磷酸鐵鋰鋰電池存儲90-110Wh/kg，更常見的LiCoO2鋰離子電池存儲150-200Wh/kg。ZEBRA的液體電解質在157°C(315°F)時結冰，正常工作溫度范圍為270–350°C(520–660°F)。向電池中添加鐵會增加其功率響應。ZEBRA電池目前由FZSoNick制造，用作電信行業、石油和天然氣和鐵路的備用電源。它還用于采礦中使用的特殊電動汽車。過去，它被應用于ModecElectricVan、依維柯Daily3.5噸送貨車、SmartED原型和Th!nkCity。2011年，美國郵政服務開始測試全電動送貨車，其中一輛由ZEBRA電池供電。2010年，通用電氣宣布推出一種Na-NiCl2電池，稱為鈉金屬鹵化物電池，使用壽命為20年。其陰極結構由導電鎳網絡、熔鹽電解質、金屬集電器、碳氈電解質儲存器和活性鈉-金屬鹵化物鹽組成。2015年，由于全球重組，公司放棄了該項目。2017年，中國電池制造商超威集團（也稱為超威）與通用電氣(GE)成立了一家新公司，將用于工業和儲能應用的Na-NiCl電池推向市場。不使用時，Na-NiCl2電池通常保持熔融狀態以備使用，因為如果允許固化，它們通常需要12小時重新加熱和充電。此再加熱時間取決于電池組溫度和可用于再加熱的功率。關機后，充滿電的電池組會失去足夠的能量來冷卻并在5到7天內固化。金屬氯化鈉電池非常安全；只有刺穿電池才能激活熱失控，而且在這種不太可能發生的情況下，不會產生火災或爆炸。出于這個原因，并且還可以在沒有冷卻系統的情況下安裝在室外，使鈉金屬氯化物電池非常適合工業和商業儲能裝置。Sumitomo研究了一種使用鹽的電池，該鹽在61°C(142°F)下熔化，遠低于鈉基電池，并在90°C(194°F)下運行。它提供高達290Wh/L和224Wh/kg的能量密度和1C的充電/放電速率，使用壽命為100-1000次充電循環。電池僅使用不易燃材料，既不會在與空氣接觸時點燃，也不會有熱失控的風險。這消除了廢熱存儲或防火防爆設備，并允許更緊密的電池包裝。該公司聲稱，這種電池需要鋰離子電池的一半體積和鈉硫電池的四分之一。該電池使用鎳陰極和玻璃碳陽極。2014年，研究人員發現了一種液態鈉銫合金，可在50°C(122°F)下工作，每克產生420毫安時。新材料能夠完全覆蓋或潤濕電解質。在100次充電/放電循環后，測試電池保持了大約97%的初始存儲容量。較低的工作溫度允許使用成本較低的聚合物外殼代替鋼，從而抵消了銫的一些增加成本。瑞士邁林根的Innovenergy通過使用國內采購的原材料（鎳粉成分除外）進一步優化了這項技術。盡管與鋰離子電池相比容量有所降低，但ZEBRA技術適用于太陽能的固定儲能。2022年，該公司在購物中心屋頂運營了一個540千瓦時的太陽能電池存儲設施，目前每年使用可持續的無毒材料（食鹽）生產超過100萬個電池單元。

麻省理工學院的DonaldSadoway教授開創了液態金屬可充電電池的研究，使用了鎂銻和最近的鉛銻。電極層和電解質層被加熱直到它們變成液體并且由于密度和不混溶性而自分離。這種電池的壽命可能比傳統電池更長，因為電極在充電-放電循環期間會經歷一個產生和破壞的循環，這使得它們不受傳統電池電極退化的影響。該技術于2009年提出，基于通過熔鹽分離的鎂和銻。選擇鎂作為負極是因為它成本低且在熔鹽電解質中的溶解度低。銻因其低成本和較高的預期放電電壓而被選為正極。2011年，研究人員展示了一種具有鋰陽極和鉛銻陰極的電池，該電池具有更高的離子電導率和更低的熔點（350-430°C）。Li化學的缺點是成本較高。在450°C下工作的具有約0.9V開路電位的Li/LiF+LiCl+LiI/Pb-Sb電池的電活性材料成本為100美元/kWh和100美元/kW，預計使用壽命為25年。其在1.1A/cm2時的放電功率僅為44%（在0.14A/cm2時為88%）。實驗數據顯示存儲效率為69%，具有良好的存儲容量（超過1000mAh/cm2）、低泄漏（<1mA/cm2）和高xxx放電容量（超過200mA/cm2）。到2014年10月，麻省理工學院的團隊在高充電/放電速率(275mA/cm2)下實現了大約70%的運行效率，類似于抽水蓄能水力發電和在較低電流下的更高效率。測試表明，在正常使用10年后，該系統將保留大約85%的初始容量。2014年9月，一項研究描述了一種使用鉛和銻的熔融合金作為正極、液態鋰作為負極的裝置；以及作為電解質的鋰鹽的熔融混合物。最近的一項創新是PbBi合金，它可以實現更低熔點的鋰基電池。它使用基于LiCl-LiI的熔鹽電解質，工作溫度為410°C。離子液體已被證明具有用于可充電電池的能力。電解液為純熔鹽，不添加溶劑，通過使用具有室溫液相的鹽來實現。這會導致高粘度溶液，并且通常由具有可延展晶格結構的結構大鹽制成。

熱電池使用在環境溫度下為固體且不活潑的電解質。它們可以無限期地存儲（超過50年），但在需要時可立即提供全功率。一旦被激活，它們會在短時間內（幾十秒到60分鐘或更長時間）提供一陣高功率，輸出功率從瓦特到千瓦不等。高功率是由于熔鹽的高離子電導率（導致低內阻），比鉛酸汽車電池中的硫酸高三個數量級（或更多）。一種設計使用引信條（在陶瓷紙中包含鉻酸鋇和金屬鋯粉）沿著熱丸的邊緣啟動電化學反應。引信條通常由用電流激活的電點火器或引爆管點火。另一種設計在電池堆中間使用了一個中心孔，高能電點火器將熱氣體和白熾粒子的混合物射入其中。這允許比邊緣條設計的數百毫秒更短的激活時間（幾十毫秒）。電池激活可以通過類似于霰彈槍彈的敲擊底漆來完成。熱源應該是無氣的。標準熱源通常由重量比為88/12、86/14或84/16的鐵粉和高氯酸鉀的混合物組成。高氯酸鉀水平越高，熱量輸出越高（標稱分別為200、259和297卡/克）。在1980年代，鋰合金陽極用鉻酸鈣、釩或氧化鎢的陰極代替了鈣或鎂陽極。鋰-硅合金比早期的鋰-鋁合金更受青睞。與鋰合金陽極一起使用的相應陰極主要是二硫化鐵（黃鐵礦），由二硫化鈷代替，用于高功率應用。電解質通常是氯化鋰和氯化鉀的低共熔混合物。最近，其他基于溴化鋰、溴化鉀和氯化鋰或氟化鋰的低熔點共晶電解質也被用于提供更長的使用壽命；他們也是更好的導體。基于氯化鋰、溴化鋰和氟化鋰（不含鉀鹽）的所謂全鋰電解質，由于其高離子電導率，也用于高功率應用。放射性同位素熱發生器，例如90SrTiO4顆粒的形式，可用于在激活后為電池長期輸送熱量，使其保持熔融狀態。