從材料本身的結構來看，三元材料在相同數量的鋰離子下具有更低的分子量，因此其比容量高于鐵鋰，電池的能量密度也更高。
三元材料的晶體結構是層狀的。在充放電過程中，Li+被嵌入到MO6的層間結構中（Mn=Ni，Mn，Co）。隨著鎳含量的增加，脫嵌Li+增加，三元材料的理論容量和電池能量密度增加。
磷酸鐵鋰晶體呈現三維網狀橄欖石結構，形成一維Li+傳輸通道，限制了Li+的擴散。同時，八面體FeO6是共頂點連接的，導致電子遷移率比三元層狀結構慢100-1000倍。
三元正極中的鋰離子可以在兩個不同的方向上移動，這使得電池比鋰鐵更強大，充電和放電能力更強。
由于Ni2+（0.069nm）和Li+（0.076nm）的半徑彼此接近，高溫下隨著三元共聚物燒結材料中鎳含量的增加，Li和Ni混合的概率迅速增加，這使得Li+的脫intercalation困難，導致材料的比容量和循環財產降低，難以逆轉。
此外，隨著鎳含量的增加，材料中Ni3+的不穩定比例增加，這傾向于與空氣中的水分和二氧化碳發生反應，加劇了比容量和循環性能的損失。
相反，磷酸鐵鋰的P-O化學鍵相對穩定，只有在溫度達到700-800攝氏度時才會分解。即使電池變形和損壞，氧分子也不會釋放，并會發生劇烈燃燒。因此，鋰鐵電池具有更好的穩定性和性能。
三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的電化學性能也因SOC曲線而不同。三元鋰電池的SOC曲線與其電壓水平有著相對線性的關系，而鋰鐵電池由于其長的充放電平臺和高原期后的電壓突變，其SOC曲線不能輕易通過其電壓變化來確定。
三元鋰電池的估計SOC在其實際值的1-2%以內，而鐵鋰電池的預計SOC可能在其實際價值的10%左右。車主經常想知道汽車電池在行駛時會持續多長時間（點擊鏈接了解如何計算），由于SOC曲線的差異，三元鋰電池的汽車更能計算和顯示剩余續航里程，而鐵鋰電池車型的汽車則容易出現續航里程顯示系數突然下降的情況，從而帶來所有者使用體驗的差異。
在相同體積下，三元鋰電池總是表現出更好的能量密度，即相同體積和質量，使用三元鋰蓄電池可以跑得更遠。然而，在三元（鎳、鈷、錳（鋁））材料中，鎳的比例正在增加。
電池的能量密度確實進一步提高，但壽命、過熱甚至問題再次出現。更不用說稀有金屬的使用，導致三元鋰電池一直承受著高昂的成本壓力。
同時，鐵鋰材料與三元材料中更稀缺的鎳、鈷和錳相比，具有明顯的價格和成本優勢，因為其成分主要是廉價的鐵和磷。
因此，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的優缺點是互補的。磷酸鐵鋰的優點是高性和低成本。理論上，磷酸鐵鋰電池可以承受大約三元鋰電池兩倍的溫度，并且在分解狀態下不會釋放氧氣，自燃風險低。
再加上更多的充電周期，且不含稀有金屬鈷，因此具有較大的成本優勢。當然，磷酸鐵鋰的缺點是能量密度低、低溫衰減嚴重、剩余功率估計誤差大等。