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传统熔盐电解法炼镁原料为无水氯化镁，要求MgO含量小于0.5％。因为氧化镁在电解质中的溶解度极低，如果含量超过0.5％，氧化镁常悬浮于电解质中，引起电解质沸腾，造成电极表面钝化，电流效率严重下降。制备这种高纯的无水氯化镁技术难度大，成本很高。
为了降低镁电解的成本，直接利用含有一定量MgO(2％)的无水氯化镁电解制备金属镁，是国外近年研究发展方向。本文采用一种新型的电解质体系，系统地研究了该电解质的物理化学性质，其中包括：MgO的溶解度；电解质的初晶温度、电导率、密度及表面张力；熔盐中MgCl2分解电压。增大了氧化镁在电解质中的溶解度，消除氧化镁对镁电解过程中的不利影响。得到性能优异的镁电解质配方。
研究结果表明：氧化镁在电解质中的溶解性能实验表明，MgO在MgCl2-NaCl-KCl-CaCl2-CaF2(MgF2/NaF)体系中几乎不溶；MgO在NdCl3-KCl-MgCl2-NaCl-CaCl2熔盐组分中的溶解度决定于NdCl3浓度，满足MgO(％w)=21.46WNdCl3-0.1964，其溶解速率也只与NdCl3浓度有关。添加NdF3也可以很好的增大MgO在电解质中的溶解度，当NdF3的添加量为3％时，氧化镁的溶解度为0.69％，可以满足本课题的需要。采用XRD分析以及溶解反应热力学分析，推断MgO在NdCl3-KCl-MgCl2-NaCl-CaCl2熔盐中的溶解反应为MgO+NdCl3=MgCl2+NdOCl：
对电解质物理化学性质密度、初晶温度、表面张力、电导率进行模型估算：密度估算利用TTG模型，电导率估算采用混合模型，表面张力估算采用了TOOP模型、Kohler模型、Chou模型，初晶温度利用相平衡化学势相等原理进行估算。通过估算得出合适的电解质配方范围为：NaCl：25～40％,KCl：20～30％,CaCl2：15～25％,MgCl2：10～20％。
采用阿基米德法测量了密度，圆环法测量了表面张力，采用惠斯顿电桥交流四探针法测量了电导率，差热分析法测定了初晶温度。通过物化性质的测定，优化出了较为合适的电解质配方配方为：NaCl：38～45％，KCl：25～30％，MgCl2：12～18％，CaCl2：15～20％，NdF3：3％(或NdCl3：4％和CaF2：3％)。
通过电位扫描法测定了氯化镁在该电解质中的分解电压，得出MgCl2含量从5％增加到20％，分解电压从2.73V减少到2.67V。
本文计算了氧化镁和氯化镁的分解电压，当采用惰性电极进行电解时，电解的是氯化镁，而不是氧化镁；采用碳作为阳极时，MgO先于MgCl2电解，同时消耗碳电极。
对新型电解质进行电解，结果表明：电解含有2％MgO的MgCl2混合原料时，采用传统电解质电解时，电流效率很低，电解镁的杂质含量高；采用添加CaF22％和NdCl33％电流效率高达92％；添加NdF33％同样都能达到很好的效果，并且电解镁的纯度高，含杂质量少。
通过对电解质物理化学性能的综合分析，选出电解质组成为：NaCl-KCl-MgCl2-CaCl2-NdF3-CaF2或NaCl-KCl-MgCl2-CaCl2-NdF3；