在所有的環境因素中，溫度對電池的充放電性能影響最大，鋰離子電池在電極/電解液界面上的電化學反應與環境溫度有關。低溫下電解液的粘度降低、導電性下降，活性物質的活性也會降低、會使電解液的濃度差變大，極化增強，使充電提前終止。更重要的是鋰離子在碳負極的擴散速度會更慢，溫度下降，電極的反應速率也下降。

鋰離子電池在低溫條件下工作，電池的容量急劇下降且極化增強，在低溫條件下，鋰離子難于嵌入負極中而相對較易從負極中脫出，因此導致容量的下降，而電池的放極化變化則與低溫時電解液的電導率下降，鋰離子在電極中的擴散速度下降及其在充電過程中由于金屬鋰的沉積在負極表面形成新的SEI膜導致阻抗增大等因素有關。

低溫環境下對鋰離子電池充電或使用前必須對電池進行預加熱。電動汽車車載的電池管理系統對電池加熱的方式大體可分外部加熱與內部加熱兩大類。這些加熱方式一般位于電池包中，或者設置在熱循環介質的容器中。內部加熱法加熱電池，則是通過交流電流激勵電池內部電化學物質，使電池本身出現熱量。

制約鋰離子電池低溫性能的因素

1、正極材料的三維結構制約著鋰離子的擴散速率，不同正極材料具有不同的三維結構，低溫下影響尤其明顯；

2、低溫下電解液與負極、隔膜之間相容性變差；電解液黏度增大，甚至部分凝固，導致離子電導率低；

3、低溫下鋰離子在活性物質內部擴散系數降低，電荷轉移阻抗顯著增大；

4、低溫環境下鋰離子電池負極的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大導致鋰離子在SEI膜中的傳導速率降低；

5、低溫下負極析鋰嚴重，且析出的金屬鋰與電解液反應，其產物沉積導致固態電解質界面厚度新增。