Pada suhu rendah, baterai lithium terkena pelapisan lithium pada anoda yang menyebabkan penurunan permanen dalam kapasitas. Pada suhu yang sangat tinggi, bahan kimia aktif bisa rusak yang ini berarti juga merusak baterai. Diantara dua batasan suhu ini, kinerja sel umumnya meningkat dengan suhu. Grafik diatas menunjukkan bagaimana kinerja baterai ion lithium rusak ketika suhu operasi turun.

Laju reaksi kimia tak diinginkan yang menyebabkan kebocoran arus internal antara elektroda positif dan negatif sel, seperti semua reaksi kimia, meningkat dengan suhu. Peningkatan laju reaksi kimia ini akan meningkatkan laju pemakaian sendiri baterai. Grafik dibawah ini menunjukkan laju pemakaian untuk baterai ion lithium.