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传统的钠硫电池都以beta-Al2O3陶瓷作为电解质，大量的研究证明，beta-Al2O3陶瓷出现双重显微结构并因此导致力学性能、电化学性能的退化固然与其二维的层状结构有关，然而其产生的根本原因却是材料内部的化学组成的不均匀分布。另一方面，由于运行温度高，液态电极容易对电解质陶瓷产生侵蚀作用，电解质隔膜需要有较大的厚度，以保证其足够的机械强度，因此增大了beta-Al2O3陶瓷隔膜的内阻。高的运行温度也容易造成工作过程中电池温度的不均匀，而在不同材料接触尤其是封接的部位，由于材料的热匹配问题，导致热应力产生，这些都对钠硫电池的性能产生不利的影响，有必要对其进行深入研究。计算与模拟是一种对材料与器件的研究具有非常有效指导作用的手段。有些无法简单获得的信息，可以通过计算与模拟获得。针对钠硫电池中存在的以上问题，本文开展了以下几个方面研究的工作，取得的主要结论如下:
1.采用PVP溶胶凝胶法成功合成出纳米Na-beta-Al2O3粉体，粉体颗粒大小较均匀。颗粒度在60-70nm之间，且分布均匀。合成过程中，粉体制备温度会显著影响粉体成相情况。热处理温度达到900℃时，试样已经完全由Na-beta-Al2O3相组成，这个温度相比于报道中化学法合成温度有较大幅度的降低。
2.采用放电等离子体烧结方法，以固相法和PVP溶胶凝胶法制备的Na-beta-Al2O3为前驱体，在明显降低传统固相反应法的温度条件下制备成功高密度的Na-beta-Al2O3陶瓷电解质，粉体具有很好的烧结活性。PVP溶胶凝胶法制备的Na-beta-Al2O3粉体经烧结所得陶瓷片致密度高达99％以上，电导率为0.24S/cm。
3.利用离子液体模板剂和溶剂的双重作用，制备得到了纯相的纳米beta-Al2O3粉体，粉体颗粒均匀，呈棒状形貌，长度100-200nm，直径60nm，合成温度1100℃。红外分析表明，金属离子在C-Br键上发生了反应，可以部分解释其在分子级别上反应从而在热分解时保留了较小的颗粒度。烧结所得陶瓷片在350℃下的电导率为0.24S/cm，100℃下电导率达0.09S/cm，可以看出，随着温度的提升，电阻率明显下降。
4.使用流延工艺制备陶瓷膜，选择丁酮与乙醇的共沸溶液作为溶剂，三乙醇胺为分散剂，分散剂的量为粉体质量的2wt％;粘结剂选择PVB，其与分散剂三乙醇胺是相容的，不影响分散作用，支持浆料的稳定;最佳球磨时间为5h。流延膜厚度约200μm，经48小时干燥，得到表面光滑的膜，具有良好的机械强度和延展性。素坯膜脱脂后，在1600℃下快速烧结10min，得到的陶瓷膜相对密度达到98.2％。
5.通过有限元方法，使用ANSYS软件分别得到了电池的温度分布和应力分布，温度分布显示，随着充放电过程的进行，内外温度发生变化，呈现中心轴对称分布，且随着充放电电流的大小变化，其温度变化也成正比;应力场分布表明，在封接处出现应力极值，在设计时应加以注意，随着对流系数的变化，应力值发生变化，但应力极值的位置没有变化。