日本筑波大學利用容易取得的鎂金屬與多孔質石墨烯，成功開發出高性能且可重複使用的全固態鎂空氣蓄電池。在此次研究中，筑波大學首先開發了具有高耐氯性的正極材料，即經過氮元素化學摻雜的多孔質石墨烯。接著將其與市售鎂金屬負極與浸漬氯化鎂的市售聚合物凝膠電解質組合，製作出全固態鎂空氣蓄電池。
研究團隊以1,000 mAh/g電容量為基準值進行了定電流充放電循環測試，結果顯示新電池在500 mA/g充放電速率下可進行700小時以上的穩定充放電。在相同條件下觀察定電流充放電曲線時，大多數循環均維持平坦穩定的充放電電壓，顯示電池運作具有高度穩定性。
此外，新電池不僅可因應高速充放電，在恢復為低速充放電條件時仍可保持與初始狀態相當的性能。即使在0~120度彎曲狀態下也未出現電解質洩漏，無論在任何彎曲角度或再恢復至0度的情況下，充放電性能均與初始狀態幾乎相同。研究結果顯示，與既有鋰空氣電池相比，鎂空氣蓄電池具有1.5~2倍的放電容量，同時兼具高循環壽命與高電容量。
為了釐清新電池高性能的機制，筑波大學進一步分析了半放電、完全放電及完全充電3種狀態。結果發現，在完全放電時會生成氧化鎂(MgO)作為放電產物，並推測氮摻雜位點成為反應的活性中心。
在半放電狀態下，可在石墨烯膜表面觀察到薄膜狀的放電產物；而在完全放電時，石墨烯結構內部的管狀結構直徑出現膨脹。這種膨脹現象顯示放電產物不僅在管內生成，也在外部生成，因此可儲存更多反應產物，進而獲得比其他金屬空氣電池更大的電容量。
另一方面，若在完全充電後仍殘留放電產物，通常會導致電池性能劣化。然而新電池在充電時可完全分解放電產物，因此實現了優異的長壽命循環特性。鎂空氣蓄電池具有能以低成本構建大容量電池的優勢，但由於電解質含有氯離子，一般會出現內部氯化導致性能下降的問題。此次研究成果顯示，透過材料設計能有效克服此課題，未來可望拓展蓄電池應用範圍並分散資源風險，同時為鋰系蓄電池以外的新型儲能技術提供新的選擇。