鋰離子動力電池是目前使用最為廣泛，也具最有潛力的車載電池。2014年，我國動力鋰離子電池市場規模達到120億元，同比增長200%。其中鋰電池電動自行車銷售超300萬輛，市場規模達到20億元；新能源汽車銷售近7萬輛，市場規模達100億元。
鋰離子動力電池主要由正極材料、負極材料、隔膜、電解質等部分組成。目前負極材料的研發和生產比較成熟。正極材料、隔膜和電解質則成為鋰離子動力電池的核心材料，也成為決定鋰離子動力電池性能能否提升的關鍵。這三種材料占據電池成本的70%，其中又以正極材料附加值最高，約占鋰電池成本的30%。
目前已批量應用于鋰離子動力電池的正極材料主要有鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、鈷鎳錳酸鋰（三元材料）以及磷酸鐵鋰。
鈷酸鋰：研究始于1980年，20世紀90年代開始進入市場。它屬于α-NaFeO2型層狀巖鹽結構，結構比較穩定，是一種非常成熟的正極材料產品，目前占據鋰電池正極材料市場的主導地位。但由于其高昂的價格和較差的抗過充電性，使其使用壽命較短；而且鈷有放射性，不利于環保，因此其發展受到限制。
近期，國內多家車企已經開始與松下電器接觸，欲將松下18650鈷酸鋰電池應用在自己的電動汽車上。此前，松下的18650電池已經應用于特斯拉的多個車型，而特斯拉的新車型將采取松下20700鈷酸鋰電池，以取得更高的性能。
鎳酸鋰：氧化鎳鋰的價格較鈷酸鋰便宜，理論能量密度達276mAh/g，但制作難度大，且安全性和穩定性不佳。技術上采用摻雜Co、Mn、Al、F等元素來提高其性能。由于提高鎳酸鋰技術研究需考察諸多參數，工作量大，目前的進展緩慢。
去年11月，日本住友在福島興建正極材料工廠，為松下生產鎳酸鋰正極材料。此后，住友又增加150億日元投資擴增鎳酸鋰生產設備。該投資預計將于2015年年底前完工，屆時該工廠將月產鎳酸鋰1,850噸。
錳酸鋰：錳資源豐富、價格便宜，而且安全性較高、易制備，成為鋰離子電池較為理想的正極材料。早先較常用的是尖晶石結構的LiMn2O4，工作電壓較高，但理論容量不高，與電解質的相容性不佳，材料在電解質中會緩慢溶解。近年新發展起來層狀結構的三價錳氧化物LiMn2O4，其理論容量為286mAh/g，實際容量已達200mAh/g左右，在理論容量和實際容量上都比LiMn2O4大幅度提高，但仍然存在充放電過程中結構不穩定，以及較高工作溫度下的溶解問題。
中南大學胡國榮教授曾指出，錳酸鋰與目前普遍使用的鈷酸鋰、三元材料性質非常接近，且體積比能量和一致性均優于磷酸鐵鋰，其電池生產工藝成熟，因此只要解決了高溫循環差的缺點，高溫型錳酸鋰的應用前景廣闊。近期國內錳酸鋰市場價格相對平穩。但由于今年以來，鋰鹽等原料價格的上漲，進一步壓縮了錳酸鋰生產廠家的產品利潤。
鈷鎳錳酸鋰：即現在常說的三元材料，它融合了鈷酸鋰和錳酸鋰的優點，在小型低功率電池和大功率動力電池上都有應用。但該種電池的材料之一——鈷是一種貴金屬，價格波動大，對鈷酸鋰的價格影響較大。鈷處于價格高位時，三元材料價格較鈷酸鋰低，具有較強的市場競爭力；但鈷處于價格低位時，三元材料相較于鈷酸鋰的優勢就大大減小。
三元材料的高能量密度是目前磷酸鐵鋰材料所無法企及的。隨著科技部出臺《國家重點研發計劃新能源汽車重點專項實施方案（征求意見稿）》，對汽車動力電池做出2015年底須達到200Wh/kg的規定，國內車企紛紛將目光投向三元材料，這也令三元材料企業迎來“政策紅利”期。
磷酸鐵鋰：在所有的正極材料中，LiFePO4正極材料做成的鋰離子電池在理論上是最便宜的。它的另一個特點是對環境無污染。此外，它在大電流放電率放電（5～10C放電）、放電電壓平穩性、安全性、壽命長等方面都比其它幾類材料好，是最被看好的電流輸出動力電池。A123公司已能將磷酸鐵鋰正極材料制造成均勻的納米級超小顆粒，使顆粒和總表面積劇增，進一步提高了磷酸鐵鋰電池的放電功率和穩定性。
從世界范圍看，中國是最大的磷酸鐵鋰電池市場。磷酸鐵鋰的安全性好，成為初入電動汽車市場的各大整車廠商的第一選擇。但隨著更多汽車和電池廠商對三元材料的青睞與日俱增，磷酸鐵鋰正逐漸“失寵”。盡管從政策到企業都越來越傾向將三元材料作為鋰離子動力電池的正極材料，但在儲能等領域，磷酸鐵鋰仍然以其低廉的價格占據主導地位。
