三元鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳（Li（NiCoMn）O2）三元正極材料的鋰離子電池，三元復合正極材料前驅體產品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據實際需要調整，三元材料做正極的電池相對于鈷酸鋰電池安全性高。三元鋰電池適合做動力電池或小型電池，特別是容量比較高的電池。目前三元材料的電芯代替了之前廣泛使用的鈷酸鋰電芯，在筆記本電池領域廣泛發使用。

早期的18650電池多為磷酸鐵鋰電池。隨著技術的提高，現在的18650電池采用三元材料電芯。常見容量為2200mAh-3600mAh。

與鈷酸鋰相比，三元鋰電池電壓一般較低，在使用范圍方面有所限制。隨著配方的不斷改進和結構完善，三元鋰電池的標稱電壓已達到3.7V，在容量上已經達到或超過鈷酸鋰電池水平。全球5大電芯品牌SANYO，PANASONIC，SONY，LG，SAMSUNG已推出三元材料的電芯，SANYO，SAMSUNG柱式電池方面更是全面停產鈷酸鋰電芯轉向三元電芯的制造，目前國內外小型的高倍率動力電池大部分使用三元正極材料。

與磷酸鐵鋰電池相比，三元鋰電池在重量能量密度上要高出許多，約為200Wh/kg,這也就意味著同樣重量的三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池的續航里程更長。不過其缺點也顯而易見，當自身溫度為250-350℃時，內部化學成分就開始分解，因此對電池管理系統提出了極高的要求，需要為每節電池分別加裝保險裝置，除此之外，由于單體體積很小，所以單車要的電池單體數量非常龐大，以MODELS為例，7000余節18650三元鋰電池才能滿足一輛車的裝配用量，這無疑又為電池管理系統進一步加大了控制難度。因此，目前市場在售車型中，只有特斯拉一家使用的是三元鋰電池。