锂离子动力电池是目前使用最为广泛，也具最有潜力的车载电池。2014年，我国动力锂离子电池市场规模达到120亿元，同比增长200%。其中锂电池电动自行车销售超300万辆，市场规模达到20亿元；新能源汽车销售近7万辆，市场规模达100亿元。
锂离子动力电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质等部分组成。目前负极材料的研发和生产比较成熟。正极材料、隔膜和电解质则成为锂离子动力电池的核心材料，也成为决定锂离子动力电池性能能否提升的关键。这三种材料占据电池成本的70%，其中又以正极材料附加值最高，约占锂电池成本的30%。
目前已批量应用于锂离子动力电池的正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钴镍锰酸锂（三元材料）以及磷酸铁锂。
钴酸锂：研究始于1980年，20世纪90年代开始进入市场。它属于α-NaFeO2型层状岩盐结构，结构比较稳定，是一种非常成熟的正极材料产品，目前占据锂电池正极材料市场的主导地位。但由于其高昂的价格和较差的抗过充电性，使其使用寿命较短；而且钴有放射性，不利于环保，因此其发展受到限制。
近期，国内多家车企已经开始与松下电器接触，欲将松下18650钴酸锂电池应用在自己的电动汽车上。此前，松下的18650电池已经应用于特斯拉的多个车型，而特斯拉的新车型将采取松下20700钴酸锂电池，以取得更高的性能。
镍酸锂：氧化镍锂的价格较钴酸锂便宜，理论能量密度达276mAh/g，但制作难度大，且安全性和稳定性不佳。技术上采用掺杂Co、Mn、Al、F等元素来提高其性能。由于提高镍酸锂技术研究需考察诸多参数，工作量大，目前的进展缓慢。
去年11月，日本住友在福岛兴建正极材料工厂，为松下生产镍酸锂正极材料。此后，住友又增加150亿日元投资扩增镍酸锂生产设备。该投资预计将于2015年年底前完工，届时该工厂将月产镍酸锂1,850吨。
锰酸锂：锰资源丰富、价格便宜，而且安全性较高、易制备，成为锂离子电池较为理想的正极材料。早先较常用的是尖晶石结构的LiMn2O4，工作电压较高，但理论容量不高，与电解质的相容性不佳，材料在电解质中会缓慢溶解。近年新发展起来层状结构的三价锰氧化物LiMn2O4，其理论容量为286mAh/g，实际容量已达200mAh/g左右，在理论容量和实际容量上都比LiMn2O4大幅度提高，但仍然存在充放电过程中结构不稳定，以及较高工作温度下的溶解问题。
中南大学胡国荣教授曾指出，锰酸锂与目前普遍使用的钴酸锂、三元材料性质非常接近，且体积比能量和一致性均优于磷酸铁锂，其电池生产工艺成熟，因此只要解决了高温循环差的缺点，高温型锰酸锂的应用前景广阔。近期国内锰酸锂市场价格相对平稳。但由于今年以来，锂盐等原料价格的上涨，进一步压缩了锰酸锂生产厂家的产品利润。
钴镍锰酸锂：即现在常说的三元材料，它融合了钴酸锂和锰酸锂的优点，在小型低功率电池和大功率动力电池上都有应用。但该种电池的材料之一——钴是一种贵金属，价格波动大，对钴酸锂的价格影响较大。钴处于价格高位时，三元材料价格较钴酸锂低，具有较强的市场竞争力；但钴处于价格低位时，三元材料相较于钴酸锂的优势就大大减小。
三元材料的高能量密度是目前磷酸铁锂材料所无法企及的。随着科技部出台《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案（征求意见稿）》，对汽车动力电池做出2015年底须达到200Wh/kg的规定，国内车企纷纷将目光投向三元材料，这也令三元材料企业迎来“政策红利”期。
磷酸铁锂：在所有的正极材料中，LiFePO4正极材料做成的锂离子电池在理论上是最便宜的。它的另一个特点是对环境无污染。此外，它在大电流放电率放电（5～10C放电）、放电电压平稳性、安全性、寿命长等方面都比其它几类材料好，是最被看好的电流输出动力电池。A123公司已能将磷酸铁锂正极材料制造成均匀的纳米级超小颗粒，使颗粒和总表面积剧增，进一步提高了磷酸铁锂电池的放电功率和稳定性。
从世界范围看，中国是最大的磷酸铁锂电池市场。磷酸铁锂的安全性好，成为初入电动汽车市场的各大整车厂商的第一选择。但随着更多汽车和电池厂商对三元材料的青睐与日俱增，磷酸铁锂正逐渐“失宠”。尽管从政策到企业都越来越倾向将三元材料作为锂离子动力电池的正极材料，但在储能等领域，磷酸铁锂仍然以其低廉的价格占据主导地位。
