在所有的環境因素中，溫度對鋰離子電池的充放電性能影響最大，在電極/電解液界面上的電化學反應與環境溫度有關，電極/電解液界面被視為鋰離子電池的心臟。如果溫度下降，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，鋰離子電池的功率輸出也會下降。如果溫度上升則相反，即鋰離子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。但溫度太高，超過45，會破壞鋰離子電池內的化學平衡，導致副反應。 鎳鎘鎳氫鋰離子電池的放電效率在低溫會有顯著的降低（如低于-15），而在-20時，堿液達到起凝固點，鋰離子電池充電速度也將大大降低。在低溫充電低于0會增大鋰離子電池內壓并可能時安全閥開啟。為了有效充電，環境溫度范圍應在530之間，一般充電效率會隨溫度的升高而升高，但當溫度升到45以上，高溫下充電鋰離子電池材料的性能會退化，鋰離子電池的循環壽命也將大大縮短。