镁离子电池的工作原理与锂离子工作原理相似，也是一种浓差电池，正负极活性物质都能发生镁离子的脱嵌反应，其工作原理如图1:
充电时，镁离子从正极活性物质中脱出，在外电压的趋势下经由电解液向负极迁移;同时镁离子嵌入负极活性物质中;因电荷平衡，所以要求等量的电子在外电路的导线中从正极流向负极。充电的结果是使负极处于富镁态，正极处于贫镁态的高能量状态，放电时则相反。外电路的电子流动形成电流，实现化学能向电能的转换。从理论上说，镁离子电池性能远远超过锂离子电池，即使有一半数值的比能量，也将会是一场新的能源革命，其意义将超过现在的锂离子电池，商业价值无法估量。
那镁与锂相比，突破在哪呢？
首先，镁在周期表中处于锂的对角线位置，根据对角线法则，两者化学性质具有很多的相似之处。镁的价格比锂低得多(是锂的1/24);镁及几乎镁的所有化合物无毒或低毒、对环境友好;镁不如锂活泼，易操作，加工处理安全，安全性能好，熔点高达 649℃ ; 镁/镁离子的电势很低，标准电极电位－2.37V(VS.SHE)，循环2000次后，容量仅损失15%;镁的理论比容量大，为2205mA·h/g，能量容积是锂的五倍。
可见，镁及镁合金可以成为电池的理想材料。另外我国的镁资源丰富，储量居世界首位，所以镁离子电池的未来发展绝对是有潜力的。
