鎂具有較低的電極電位，在結構應用中是個缺點，因為容易導致腐蝕，但是作為電極材料來說，這意味著鎂具有較大的比容量，這些與能源相關的特質，在新能源技術發展與應用日益重要的今天，預示著鎂將在能源材料領域發揮重要的作用。對于我國這樣一個具有豐富鎂資源和生產量的鎂大國來說，鎂作為能源材料的研究開發對于節能減排和能源再生具有重要的意義。
鎂和鋰具有相似的化學性質。我國的鎂資源非常豐富，加上鎂價格低廉，只有鋰的1/24，而且對環境無污染，比容量大，因此它作為一種新型的電池材料，逐漸成為了人們研究和開發的熱點。2000年首次研究出了一種鎂二次電池體系，使鎂二次電池的研究得到了突破性的進展。該體系采用了鎂負極，MgMo3S4正極以及鎂基有機鹵鋁鹽電解質。在室溫下，Mg(AlCl2BuEt)2溶液中沉積/溶解效率達到了100%，理論電容量為135Wh/kg。
鎂主要在正極材料中進行嵌入和脫嵌，目前正極材料的主要研究方向是找出能使鎂離子進行可逆的插入與脫嵌，并能在電解液中穩定存在的材料。正極材料的選擇一般集中在無機過渡金屬氧化物，硫化物，硼化物，磷酸鹽以及其它化合物上面。鎂電池滿足了人們對于開發高性能，低成本，安全環保的大型充電電池的需求，但由于鎂電池的設計并不是為了在小尺度設備上與鋰電池進行競爭，而是要應用在鋰電池所不能替代的大負荷用途的設備上面。
鎂還可以用作燃料電池材料。鎂燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來源豐富、成本低、燃料易于貯運、可使用溫度范圍寬(-20～80℃)及污染小等特點。作為一種高能化學電源，在可移動電子設備電源、自主式潛航器電源、海洋水下儀器電源和備用電源等方面具有廣闊的應用前景。鎂燃料電池主要由鎂合金陽極，中性鹽電解質和空氣(氧氣或其它氧化劑)陰極三部分組成。
鎂是非常活潑的金屬，在中性鹽電解質中有很高的活性，適合用作中性鹽電解液的陽極材料。陰極氧化劑可以利用空氣或者是過氧化氫。由于鎂是很活潑的金屬，電極電勢低，化學活性很高，在大多數的電解質溶液中，鎂的溶解速度相當快，產生大量的氫氣，導致陽極的法拉第效率降低。研發關鍵是尋求高性能鎂合金材料，減小析氫的腐蝕，解決活化與鈍化的矛盾。為了克服金屬鎂的這些缺陷，可將鎂和其它合金元素制成二元、三元乃至多元合金。一方面，可以細化鎂合金晶粒，增大析氫反應的過電位，以降低自腐蝕速率;另一方面，可以破壞鈍化膜的結構，使得較為完整、致密的鈍化膜變成疏松多孔、易脫落的腐蝕產物，從而減輕鎂合金鈍化問題，促進電極活性溶解，提高鎂合金的電化學性能。
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