在眾多環境因素中，溫度對鋰離子電池性能的影響最大。鋰離子電池中使用的電解質是一種有機液體，與潤滑脂相同，在低溫下會發生粘稠甚至凝固。此時，電池中導電鋰鹽的活性受到很大限制，充電效率很低，會導致鋰離子電池在低溫下充電緩慢，充放電不足。

制約鋰離子電池低溫性能的因素:在低溫環境下，電解液粘度增大，甚至部分固化，導致鋰離子電池電導率下降。電解液、陽極與隔膜的相容性較差。鋰離子電池負極析出的鋰嚴重，析出的金屬鋰與電解液發生反應，產物沉積導致固體電解液界面厚度新增（SEI）。隨著活性物質擴散體系的減弱，電荷轉移阻抗（RCT）明顯增大。

鋰離子電池在低溫環境中的應用受到限制。鋰離子電池除了放電能力嚴重下降外，在低溫下也無法充電。在低溫充電過程中，鋰離子在石墨電極上的插層與鋰離子在石墨電極上的鍍鋰反應是同時進行的，并且是相互競爭的。低溫時，鋰離子在石墨中的擴散受到抑制，電解液的電導率降低，導致包埋率降低，更容易在石墨表面發生鍍鋰反應。低溫下鋰離子電池壽命下降的重要原因是內部阻抗的增大和鋰離子沉淀引起的容量下降。低溫下，鋰離子電池的性能嚴重退化，在鋰離子電池的充放電過程中會發生一些副反應。這些副反應重要是鋰離子與電解質之間的不可逆反應，會導致鋰離子電池容量下降，電池性能進一步惡化。

目前，磷酸鐵鋰離子電池是電動汽車中應用最廣泛的電池。這種電池安全性高，單體壽命長，但磷酸鐵鋰有致命的缺點。其低溫性能略差于其他技術系統。低溫對磷酸鐵鋰的正極和負極、電解液和粘合劑都有影響。