在眾多環(huán)境要素中，溫度對鋰離子電池性能的影響最大。鋰離子電池所用的電解液作為有機液體，如同油脂，會在低溫下變粘稠甚至凝結(jié)。此時，導(dǎo)電的鋰鹽在里面的活動大大受到限制，這樣的話充電效率很低，從而會導(dǎo)致鋰離子電池在低溫下充電慢，充不滿，放電亦是如此。

鋰離子電池在低溫環(huán)境下使用受到限制，除了因為放電容量會嚴(yán)重衰退外，低溫下也不能對鋰離子電池進(jìn)行充電。在低溫充電時，電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應(yīng)是同時存在的且相互競爭。低溫條件下鋰離子在石墨中的擴散被抑制，電解液的導(dǎo)電率下降，從而導(dǎo)致嵌入速率降低而在石墨表面上會使鍍鋰反應(yīng)更容易出現(xiàn)。鋰離子電池在低溫下使用時壽命下降的原因重要有內(nèi)部阻抗的新增與鋰離子析出使容量衰減。

低溫下鋰離子電池性能退化嚴(yán)重，同時在鋰離子電池充放電過程中會有一些副反應(yīng)發(fā)生。這些副反應(yīng)中重要是鋰離子與電解液不可逆的反應(yīng)，會造成鋰離子電池容量衰退，使電池性能進(jìn)一步惡化。