理想的鋰離子電池應具有較高的能量密度、功率密度，較好的循環性能及可靠的安全性。正極重量達到電池整體重量的38%以上，因此提升正極材料的比容量是提升電池整體容量的關鍵。實際上能夠全面滿足要求的正極材料體系并不多，目前也沒有明確的理論可以指導正極材料的選擇。主流的正極材料體系都是歷史上由個別科學家提出，然后經過長期的研究開發使材料逐漸獲得應用。
電池的能量密度是比容量與電壓的乘積。而正極材料能量密度提升可以依托以下幾種路徑：1）提升比容量，如層狀三元高鎳材料、層狀富鋰錳材料；3）提升材料電壓，如磷酸錳鐵鋰、高壓鈷酸鋰、高壓三元材料等；3）從材料形貌、材料粒度和極片工藝入手提高材料的壓實密度。三元材料中鎳元素能夠提高正極比容量、錳元素能夠提升正極的工作電壓，因而其展現出顯著優于磷酸鐵鋰材料的能量密度。
商業化使用的鋰離子電池正極材料按結構主要分為以下三類：①層狀晶體結構（鈷酸鋰、三元材料）；②立方尖晶石晶體結構（錳酸鋰）；③正交橄欖石晶體結構的（磷酸鐵鋰等）。目前動力電池領域在主流應用材料為橄欖石結構的磷酸鐵理和層狀三元材料，主要考量是性能與成本的最優組合：尖晶石材料相對容量較低，同時高溫下由于錳的溶解造成性能下降；層狀材料中鈷酸鋰成本過高，LiNiO2存在安全問題，將Ni、Mn、Co三種材料組合起來，即為三元材料是當前高性能動力電池的主要選擇，成本更具優勢但能量密度較低的磷酸鐵鋰也是動力電池的另一大主流方向。
