LiCoO2即是典型的二维锂离子通道的正极材料。它属于α-NaFeO2型层状结构的，基于氧原子的立方密堆积，Li+和Co3+各自位于立方密堆积中交替的八面体位置。但因Li+和Co3+与氧原子层的作用力不同，氧原子的分布并非理想的密堆积结构，而是由立方对称畸变为六方对称。
层状LiCoO2中锂离子在CoO2原子密实层的层间进行二维运动，具有工作电压高，充放电电压平稳，比能量高，循环性能好等优点。由于LiCoO2具有生产工艺简单和电化学性能稳定等优势，所以是最先实现商品化的正极材料。
LiCoO2价格昂贵，实际比容量仅为其理论容量（274mAh•g-1）的50%左右，钴的利用率较低；LiCoO2的循环寿命已达到500次，但仍有待于进一步提高。此外，LiCoO2的抗过充电性能较差，在较高充电电压下比容量迅速降低。为克服LiCoO2存在问题，人们采用多种措施以提高LiCoO2的性能。
层状LiCoO2的制备方法一般为固相反应，高温下离子和原子通过反应物、中间体发生迁移。尽管迁移需要活化能，对反应不利，但是延长反应时间，制备电极材料的电化学性能均比较理想。日本索尼公司为了克服迁移时间长的问题，采用超细锂盐和钴的氧化物混合。同时为了防止反应生成的离子太小而易发生迁移、溶解等情况，在反应前加入胶粘剂进行造粒。为了克服固相反应的缺点，采用溶胶-凝胶法、喷雾分解法、沉降法、冷冻干燥旋转蒸发法、超临界干燥法和喷雾干燥法等方法。这些方法的优点是Li+、Co3+离子间的充分接触，基本实现了原子级水平的反应。