在所有的環境因素中，溫度對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，溫度上升即鋰離子電池輸出功率會上升。溫度也影響電解液屬的傳送速度，溫度上升則加快，傳送溫度下降，傳送減慢，電池充放電性能也會受到影響。但溫度太高超過45℃會破壞電池內的化學平衡，導致副反應。

溫度對放電性能的影響直接反應到放電容量和放電電壓上。溫度降低，電池內阻加大，電化學反應速度放慢，極化內阻迅速新增，電池放電容量和放電平臺下降，影響電池功率和能量的輸出。鋰離子電池容量衰退都有電池極化的影響，即鋰離子擴散速度跟不上電子的轉移速度使得電池正極容納的鋰離子越來越少。在60℃的高溫下這種極化過程進一步加劇，是導致鋰離子電池容量衰減的根本原因。

鋰離子電池高溫失效機制要遠遠復雜于前人的報道，在實際研究中很難區分活性鋰的損失和活性材料的損失。在磷酸鐵鋰材料嵌鋰過程中會有部分嵌鋰的磷酸鐵鋰相由于內部應力用途從而與導電劑形成的電子導電通道隔離，從而無法可逆的脫嵌鋰造成活性材料的損失。