Il magnesio può essere utilizzato come anodo in batterie ricaricabili in virtù delle sue proprietà chimico-fisiche: il valore teorico della capacità specifica gravimetrica (cioè la carica elettrica ottenibile per unità di peso) di questo metallo è infatti 2200 mAh/g.
Tale valore è inferiore a quello del litio (3860 mAh/g), ma sufficientemente alto da stimolare la ricerca, tenendo soprattutto in considerazione il fatto che il magnesio è un elemento a basso impatto ambientale.
Una batteria ricaricabile al magnesio è costituita essenzialmente da due strati elettrodici separati da un elettrolita ionoconduttore che garantisce il passaggio dello ione Mg²⁺ e ne impedisce il cortocircuito interno. Il polo negativo è costituito da magnesio metallico e quello positivo, analogamente ai sistemi al litio, da un composto a intercalazione per lo ione Mg²⁺ .
Negli anni passati lo sviluppo di tale tecnologia è stato ostacolato principalmente da due fattori: la mancanza di elettroliti adeguati e la scarsità efficienza dei materiali catodici dovuta alla difficoltà di intercalare lo ione magnesio in strutture cristalline.
Più recentemente (2000/2002) sono stati fatti significativi passi avanti e alcuni prototipi sono oggi disponibili. Gli elettroliti impiegati sono costituiti da organoalluminati di magnesio (come Mg(AlCl₃R)₂ o Mg(AlCl₃RR´)₂ in cui R e R´ indicano gruppi alchilici) disciolti in tedraidrofurano (THF).
Queste soluzioni presentano buona conducibilità ionica e prevengono la formazione alla superficie del magnesio metallico di strati passivanti che ne inibirebbero la reazione elettrochimica. Il materiale catodico prevalentemente impiegato è Mo₃S₄, in cui lo ione Mg²⁺ può essere intercalato reversibilmente con cinetiche sufficientemente elevate.
Uno dei prototipi da laboratorio costruiti presso l´Università Bar-Ilan di Ramat Gan (Israele) ha mostrato un voltaggio nominale in scarica di circa 1.0-1.3 V con una densità di potenza specifica di circa 80 W h Kg^-1. Questa batteria è stata caricata e scaricata per migliaia di cicli senza che fossero evidenziate perdite particolarmente rilevanti di energia.
Lo scorso anno lo stesso gruppo assemblò una dozzina di celle di tipo AA; purtroppo i risultati con questi prototipi pre-commerciali non furono incoraggianti e i ricercatori nuovamente sono tornati a dedicarsi allo studio dei singoli materiali che compongono le parti essenziali della cella.
Un altro prototipo di batteria al magnesio, che utilizza un catodo a base di carbonio e un elettrolita polimerico, è stato ottenuto presso l´Università di Padova; esso attualmente, a scopo dimostrativo, è utilizzato per alimentare un orologio al quarzo.
La produzione su larga scala di batterie ricaricabili al magnesio appare ancora una meta lontana; le principali industrie del settore, soprattutto in Giappone, stanno ancora oggi investendo in maniera massiccia nello sviluppo di linee di produzione di batterie al litio. Densità di energia e voltaggi ottenibili da batterie ricaricabili al magnesio non possono e non potranno competere con i sistemi basati sul litio o sulla tecnologia a litio ione.
Questo non implica che le batterie secondarie al magnesio non potranno avere un futuro sviluppo commerciale; anzi, dato il loro basso impatto ambientale ed economicità potrebbero sostituire i sistemi basati sulla tecnologia a nichel-cadmio o gli accumulatori al piombo in alcune applicazioni che non richiedano alte densità di energia.