在所有的環境因素中，溫度對電池的充放電性能影響最大，鋰電池在電極/電解液界面上的電化學反應與環境溫度有關，電極/電解液界面被視為電池的心臟。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。容易有鋰的析出。溫度下降，電極的反應速率也下降。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。
低溫對磷酸鐵鋰電池的影響
目前，磷酸鐵鋰電池是應用在電動汽車上最多的電池，這種電池安全性高，單體壽命較長，但磷酸鐵鋰有一個致命的缺點，磷酸鐵鋰電池的低溫性能比其他技術體系的電池略差。低溫對磷酸鐵鋰的正負極、電解液和粘接劑等都存在影響。比如，磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差，低溫環境下容易產生極化，從而降低電池容量；受低溫影響，石墨嵌鋰速度降低，容易在負極表面析出金屬鋰，如果充電后擱置時間不足而投入使用，金屬鋰無法全部再次嵌入石墨內部，部分金屬鋰持續存在負極的表面，極有可能形成鋰枝晶，影響電池安全；低溫下，電解液黏度會增加，鋰離子遷移阻抗也會隨之增大；此外，在磷酸鐵鋰的生產工藝中，粘接劑也是一個非常關鍵的因素，低溫對粘接劑的性能也會產生較大影響。
低溫對鈦酸鋰電池的影響
同樣是鋰電池，鈦酸鋰電池的低溫性能則比較優異。尖晶石結構的鈦酸鋰負極材料嵌鋰電位約1.5V，不會形成鋰枝晶，在充放電過程中體積應變小于 1%。納米化的鈦酸鋰電池可大電流充放電，實現了低溫快充的同時又保障了電池的耐久性和安全性。比如，主打鈦酸鋰電池的銀隆新能源，其產品具備在-50-60℃的正常充放電能力。鈦酸鋰電池有著材料上的優勢，它在低溫下仍然可以實現快充，這種任性，其他材料電池很難學來。
預加熱提高鋰電池的低溫性能
面對低溫下鋰電池使用受限的局面，技術人員找到的應對策略是充電預熱，雖然是權宜之計，但對提高鋰電池的低溫性能有著明顯的效果。
低溫環境下對鋰電池充電或使用前，必須對電池進行預加熱。電動汽車車載的電池管理系統(BMS)對電池加熱的方式大體可分外部加熱與內部加熱兩大類。外部加熱方式有空氣加熱、液體加熱、相變材料加熱，以及熱阻加熱器或者熱泵加熱。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，使電池本身產生熱量