在众多环境要素中，温度对锂离子电池性能的影响最大。锂离子电池所用的电解液作为有机液体，如同油脂，会在低温下变粘稠甚至凝结。此时，导电的锂盐在里面的活动大大受到限制，这样的话充电效率很低，从而会导致锂离子电池在低温下充电慢，充不满，放电亦是如此。
锂离子电池在低温环境下使用受到限制，除了因为放电容量会严重衰退外，低温下也不能对锂离子电池进行充电。在低温充电时，电池石墨电极上的锂离子的嵌入和镀锂反应是同时存在的且相互竞争。低温条件下锂离子在石墨中的扩散被抑制，电解液的导电率下降，从而导致嵌入速率降低而在石墨表面上会使镀锂反应更容易出现。锂离子电池在低温下使用时寿命下降的原因重要有内部阻抗的新增与锂离子析出使容量衰减。
低温下锂离子电池性能退化严重，同时在锂离子电池充放电过程中会有一些副反应发生。这些副反应中重要是锂离子与电解液不可逆的反应，会造成锂离子电池容量衰退，使电池性能进一步恶化。
