最普通的“高电压”正极材料是层状锂金属氧化物LiCoO2或LiNiO2和三维尖晶石结构的LiMnzO。层状氧化物具有岩盐结构。锂和过渡金属阳离子占据了变形的立方紧密堆盛的氧离子晶格中的八面体隔层位置，骨架提供了二维的层间位置，允许锂离子很容易地嵌入和脱嵌。LiCoO:可通过空气条件下加热氮氧化物和碳酸锂的球状混合物制备。Li:O和NiO2均匀的混合物在850℃退火可制得LiNiO2。不论制备方法怎样，由于LIMO:中M过量，LIM一般都表现为非化学计算。由于过量的M占据了除适合于锂离子以外的其他结构位置，过量的化学计量影响LIMO:电极的比容量和电化学反应。因此，合成条件的控制是确保最优性能的关键。实际电极的制备包括MO2粉末、碳和粘接剂的混和，形成一层，并涂覆在金属箔(一是铝)片上或网状基体上。
对LiMO2类化合物中，研究者对CoO2的兴趣最大，因为它相对于锂具有较高的电压(4.5V)，而且Co/Co3具有较高的氧化能力。尽管在最初开发锂离子电池时，LiC002是最普通的电极，但是由于它有很多重要缺陷，如成本高(锂的价格是镍的2倍，是锰的10倍)、循环锂含量范围有限(在3 CoO2和LiCoO2之间)，以及溶剂有可能在层间共嵌入。氧化物的毒性也是一个特别严重的问题。