三元材料LiCoxMnyNi1-x-yO(简称NCM)类似于LiCoO2，属于NaFeO层状结构。研究较多的体系有Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O，Li[Ni0.4Co0.2Mn0.4]O，Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O，Li [ni0.5]这里以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O为例讨论三元材料的结构，属于R3m空间群。Li原子占3a位，氧原子占6c位，Ni、Co、Mn占3b位。每个过渡金属原子被六个氧原子包围形成MO6八面体结构，而锂离子嵌入过渡金属原子和氧形成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O层。目前，关于过渡金属在3b位置的排列有三种假设模型： 　　

　　 Ni、Co、Mn在3b层均匀规则排列，以[ 3 3] R30超晶格形式存在，如图(A)所示； 　　

　　 Co、Ni、Mn分别形成3b层，交替排列，如图(B)所示； 　　

　　镍、钴、锰在3b层中随机分布。 　　

　　目前研究者倾向于判断第一种结构中LiNi1/3Co1/3Mn1/3O层间过渡金属原子的排列结构，但尚未形成统一认识。 　　

　　LiCoMnyni1-x-yo三元材料中过渡金属离子的平均价态为三价，Co为三价，ni为二价和三价，Mn为四价和三价，其中二价Ni和四价Mn相等。充电和放电过程可由以下公式表示：3360 　　

　　本文以LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O的超结构模型为例，探讨了三元材料的可逆储锂机理。Li-zco1/3mn1/3ni1/3o的脱锂过程可分为三个阶段。 　　

　　当0 z 1/3时，对应的反应是将Ni2氧化成Ni3 　　

　　当1/3 z 2/3时，对应的反应是将Ni3氧化成Ni4 　　

　　当2/3 z 1时，对应的反应是将Co3氧化成Co4。 　　

　　随着充电，Ni2 /Ni3、Ni3 /Ni4和Co3 /Co4对依次被氧化，电荷得到补偿，主要是Ni2 /Ni3和Ni3 /Ni4对，而Mn和Co在充电过程中基本不变，其氧化态分别稳定在4价和3价。充电后期，电子由氧原子提供。 　　

　　在层状正极材料中，会发生Li和过渡金属离子的混合放电，Ni2的存在会使混合放电更加突出。这是因为Ni2的离子半径是0.076nm，和Li的离子半径差不多，Ni会占据Li的3a位置，而Li会占据Ni的3b位置。Li层中Ni2浓度越高，混合放电越严重，Li脱嵌越困难，电化学性能越差。这种混合排列可以用XRD特征峰强度的比值R来表征，如R=I003/I104。当R1.2时，材料的混合排列较小，具有理想的层状结构。 　　

　　在LiCoxMnyNi1-x-yO中，Ni提供电化学所需的电子，有助于提高容量。但随着Ni含量的增加，过渡金属离子的混合放电趋势会增加，循环性能变差。Co可以提高材料的导电性和倍率性能，但过量的Co会导致混合放电增加，比容量相应降低。Mn有利于提高安全性能，但过量的Mn也会导致层状结构的破坏，比容量降低，循环稳定性变差。 　　

　　三元材料NCM结合了单组分材料的优点，具有明显的三元协同效应。三元材料的基本物理性质和充放电平台与LiCoO相似。平均放电电压约为3.6V，可逆比容量一般为150 ~ 180 mAh/g，三元材料比LiCoO容量更高，成本更低，比LiNiO2安全性更好，易于合成，比LiMnO更稳定，具有价格和环境友好的优势。因此，三元材料具有良好的市场前景。目前主要用于小型锂离子电池和动力锂离子电池。典型的三元材料是NCA(LiNi0.8Co0.15Al0.05O)，一种镍、钴和铝的三元材料。