水系鎂離子電池，是依靠鎂離子（Mg+）在正負極之間移動來實現(xiàn)充放電，采用水系電解液的一種可充電電池。
　　現(xiàn)階段在全球范圍內，動力電池、儲能電池以鋰離子電池為主，此外還有鉛酸電池。鉛酸電池能量密度較低、對環(huán)境污染大；鋰離子電池存在熱失控與安全隱患，且能量密度提升已經接近理論極限。在新能源汽車產業(yè)迅猛發(fā)展背景下，開發(fā)能量密度高、安全性高、環(huán)境友好的新型電池受到關注。
　　與鋰離子電池相比，鎂離子電池理論容量高，達到3833 mAh/cm-3，理論能量密度高，達到150-200Wh/kg，還原電位低，為-2.37V相對于標準氫電極；鋰電極表面會生長鋰枝晶，存在刺穿隔膜、引發(fā)短路的風險，而金屬鎂抗枝晶生長，安全性高；與金屬鋰相比，金屬鎂在地殼中儲量更為豐富，成本相對較低。
　　鎂在水溶液中存在嚴重鈍化問題，鎂離子電池若采用水系電解液，可充電性能較差。但水系電解液成本低、安全性高、環(huán)境友好，因此水系鎂離子電池研究極為重要。水系鎂離子電池性能優(yōu)化主要從電極、電解液兩個方面著手。
　　從電極材料來看，水分會導致鎂金屬電極表面鈍化，開發(fā)接觸水后仍能夠穩(wěn)定工作的鎂金屬電極極為重要。但已開發(fā)問世的電極材料中，多數(shù)會阻礙鎂離子定向移動，導致水系鎂離子電池性能下降。
　　新加坡材料研究院、浙江大學、上海科技大學合作，設計了一種基于石墨的疏水和Mg可滲透的耐水界面相，應用在鎂陽極表面，使陽極經過水處理后仍然可在對稱電池中穩(wěn)定運行超900小時。哈爾濱理工大學與哈爾濱工業(yè)大學合作，開發(fā)出一種還原氧化石墨烯包裹的錳酸鎂（MgMn2O4）正極材料，制成的水系鎂離子電池在50mA/g電流密度下比容量211mAh/g，在1000mA/g電流密度下比容量140mAh/g。
　　從電解液來看，為兼容電極材料，使鎂金屬電極表面不會鈍化，可以構建固態(tài)電解質界面，避免水系電解液與鎂金屬電極接觸，但此法并未解決水誘導鎂鈍化機制問題，因此還需要開發(fā)新型水系電解液。
　　香港大學團隊首次實現(xiàn)了可逆的水系鎂電池化學，通過Cl−調節(jié)和使用MgCl2鹽包水（WIS）電解質抑制析氫反應，與六氰合鐵酸銅組裝成全電池，呈現(xiàn)2.4-2.0V電壓平臺、超700次循環(huán)穩(wěn)定性、0.5Ag−1時庫侖效率99%。濟南大學與中國科學院深圳先進院合作，采用新型醚-水雜化電解液（TEGDME/H2O=0.8:0.2）實現(xiàn)了釩酸鈉（NaV8O20•nH2O，NVO）材料存儲鎂離子的快速動力學以及優(yōu)良的穩(wěn)定性。
　　水系鎂離子電池具有高能量密度、高安全性、低成本等優(yōu)點，是替代鋰離子電池的新一代電池體系之一，并且與當前研究熱度較高的水系鈉離子電池、水系鋅離子電池相比，具有明顯的能量密度優(yōu)勢，未來擁有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/P>