正极材料的选择决定了电池的容量、安全性和老化特性。其中钴特别供应了极佳的容量和老化特性，但与其他的材料相比，钴的安全性就差了些。
镍钴锂离子电池
镍钴锂离子电池是镍锂离子电池和钴锂离子电池的固溶体(综合体)，兼具镍锂和钴锂的优点，一度被产业界认为是最有可能取代钴锂离子电池的新正极材料，但安全性还无法有更大突破。
因此，全球相关业者的重要发展集中在基于锰或磷酸铁的正极：(镍锂离子电池)、(镍钴锂离子电池)、(锰锂离子电池)、(三元电池)和LFp(磷酸铁锂离子电池)以提升其安全性，但提高安全性的代价是电池容量略有下降，且使电池的老化速度加快。
锰锂离子电池
CR123A3伏特锂锰电池
锰锂离子电池Li-MnO2(Li-Mn,CR)的成本低且安全性比钴酸锂离子电池好很多，但循环寿命欠佳，且高温环境的循环寿命更差，高温时甚至会出现锰离子溶出的现象，高温造成自放电严重，以致储能特性差。
镍锂离子电池
锂镍电池的成本较低且电容量较高，不过，制作过程困难且材料性能的一致性和再现性差，最严重的是依然有安全性问题。
磷酸铁锂离子电池
磷酸铁锂离子电池则同时拥有钴锂、镍锂和锰锂的重要优点，但不含钴等贵重元素，原料价格低且磷、锂、铁存在于地球的资源含量丰富，不会有供料问题，而且，工作电压适中(3.2V)、电容量大(170mAh/g)、高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高热环境下的稳定性高，是目前产业界认为较符合环保、安全和高性能要求的锂离子电池。
不过，磷酸铁锂LFp电池压实密度相对较低、低温性能欠佳，并且正极材料存在专利争议。目前重要的3种技术和化合物分别由全球3家业者掌握，包括源自美国德州大学的LiFepO4，以及另外两种Nanophosphate和NanoCocystallineOlivine(NCO)。
