温下电池中的金属锂会出现沉积现象，不再和物质发生化学反应，从而发生电池内部短路的情况。因为随着温度的降低，石墨负极的动力学与热力学特性进步一变差，充电过程中，负极的电化学极化明显加剧，析出的金属锂容易形成锂枝晶，穿破隔膜并导致正负极短路。
电极的反应率也下降，假设电池电压保持恒定，放电电流降低，电池的功率输出也会下降。假如温度上升则相反，即电池输出功率会上升，温度也影响电解液的传送速度温度上升则加快，传送温度下降，传送减慢，锂离子电池充放电性能也会受到影响。
锂离子电池所用的电解液作为有机液体，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。
随着温度的降低，锂离子电池放电性能显著下降，放电平台明显降低，放电容量明显减小；当温度降至-30℃时，电池的放电容量为室温放电容量的87.0%，放电平均电压比室温时降低了0.598V，而起存储的能量仅为普通环境的70%左右。
