正極材料是鋰電池的核心材料，是決定電池性能的最關鍵因素。正極材料對電池產品最終的能量密度、電壓、使用壽命以及安全性等有著直接影響，也是鋰電池中成本最高的部分。
鋰電池往往用正極材料命名，如三元鋰電池，就是使用三元材料做正極的鋰電池。
不同正極材料差距明顯，適用領域也不一樣。常見的正極材料可以分為鈷酸鋰（LCO）、錳酸鋰（LMO）、磷酸鐵鋰（LFP）和三元材料（NCM）。
圖：根據市場公開資料整理
鈷酸鋰是最早實現商業化的正極材料，其能量密度高于鎳氫及鉛酸等充電電池，最早體現出鋰電池的發展潛力，但十分昂貴且循環壽命低，鈷酸鋰電池僅適用于3C電子產品。
錳酸鋰雖成本低，但能量密度不佳，在早期的慢速電動車，如電瓶車等領域有一定用量，如今主要用于電動工具以及儲能領域，少見于動力電池。
當前主要應用于電動車領域的，是三元材料以及磷酸鐵鋰兩條技術路線。在2020年鋰電池正極材料出貨占比中，分列第一和第二。
三元材料的核心優勢在于能量密度高。同體積、同質量下，續航時間較其它技術路線大幅領先。但其缺陷也非常明顯：安全性差，受到沖擊和處于高溫環境時，起火點比較低。
磷酸鐵鋰則恰好與三元材料相反，能量密度與續航均表現一般，但安全性卻十分優秀。其晶體結構為獨特的橄欖石型，空間骨架結構不易發生形變，使其在高溫環境下仍能保持穩定。三元材料在約150℃~250℃的條件下即會開始分解并放出氧氣，導致電解質燃燒，相較之下磷酸鐵鋰的分解溫度則在600℃左右，安全優勢非常明顯。
此外，磷酸鐵鋰電池的使用壽命也有巨大優勢，其循環次數遠超其它技術路線，這正應對電動汽車消費者的兩個關鍵訴求：安全、耐用。