เมื่ออุณหภูมิต่ำ ลักษณะพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตจะลดลงอย่างมาก และในกรณีที่รุนแรงจะส่งผลต่อการใช้งานปกติ ดังนั้นจึงควรมีมาตรการป้องกันการแช่แข็ง แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตไม่สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าลบ 10 องศาเซลเซียส ไม่ว่าจะเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคหรือแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต อุณหภูมิต่ำกว่าลบ 10 องศาเซลเซียสจะมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่
ที่อุณหภูมิต่ำ ความต้านทานภายในและความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตจะลดลง และยังทำให้โครงสร้างของแบตเตอรี่เสียหายอย่างถาวรอีกด้วย เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตทำงานได้แย่มากในฤดูหนาว เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมลบ 10 องศา ความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตจะลดลง 40-50%; เมื่ออุณหภูมิสูงถึงลบ 20 องศา แบตเตอรี่อาจสูญเสียความสามารถในการคายประจุโดยตรง ดังนั้นขีดจำกัดล่างของอุณหภูมิในการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตคือประมาณลบ 20 องศา (ประมาณลบ 30 องศาสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค)
เหตุผลที่แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีประสิทธิภาพการคายประจุต่ำในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำในฤดูหนาวยังคงเนื่องมาจากลักษณะของวัตถุดิบ วัสดุอิเล็กโทรดบวกของแบตเตอรี่ ซึ่งก็คือ ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำและมีแนวโน้มที่จะเกิดโพลาไรซ์ ส่งผลให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง
ความหนืดของอิเล็กโทรไลต์ภายในแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตยังเพิ่มขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ส่งผลให้ความต้านทานการเคลื่อนตัวของไอออนลิเธียมเพิ่มขึ้น อัตราการแพร่กระจายของไอออนลิเธียมช้าลง และกิจกรรมของแบตเตอรี่ลดลง ในเวลาเดียวกัน สารยึดเกาะของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตยังได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิต่ำ ส่งผลให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลง
นอกจากนี้ ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ฟิล์ม SEI บนขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตก็จะหนาขึ้นเช่นกัน และความต้านทานจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ส่งผลให้อัตราการนำลิเธียมไอออนระหว่างฟิล์ม SEI ลดลง ดังนั้นความทนทานที่ลดลงอย่างรุนแรงของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตในฤดูหนาวจึงเป็นลักษณะของวัสดุ ในปัจจุบัน ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่สามารถบรรเทาความเสื่อมของความจุได้โดยการติดตั้งระบบจัดการอุณหภูมิแบตเตอรี่และจัดให้มีฟังก์ชันทำความร้อนที่อุณหภูมิต่ำเท่านั้น
