溫下電池中的金屬鋰會出現沉積現象，不再和物質發生化學反應，從而發生電池內部短路的情況。因為隨著溫度的降低，石墨負極的動力學與熱力學特性進步一變差，充電過程中，負極的電化學極化分明加劇，析出的金屬鋰容易形成鋰枝晶，穿破隔膜并導致正負極短路。

電極的反應率也下降，假設電池電壓保持恒定，放電電流降低，電池的功率輸出也會下降。倘若溫度上升則相反，即電池輸出功率會上升，溫度也影響電解液的傳送速度溫度上升則加快，傳送溫度下降，傳送減慢，鋰離子電池充放電性能也會受到影響。

鋰離子電池所用的電解液作為有機液體，會在低溫下變粘稠甚至凝結，此時，導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，從而會導致鋰離子電池在低溫下充電慢，充不滿，放電亦是如此。

隨著溫度的降低，鋰離子電池放電性能顯著下降，放電平臺分明降低，放電容量分明減小；當溫度降至-30℃時，電池的放電容量為室溫放電容量的87.0%，放電均勻電壓比室溫時降低了0.598V，而起存儲的能量僅為一般環境的70%左右。