锂离子电池的充电温度限制比操作限制更严格。锂离子化学在高温下表现良好，但长时间暴露在高温下会缩短电池寿命。
锂离子电池在较冷的温度下提供良好的充电性能，甚至可以在5至45°C（41至113°F）的温度范围内进行“快速充电”。充电应在此温度范围内进行。在0至5°C的温度下充电是可能的，但充电电流应降低。在低温充电期间，由于电池内部电阻而使温度略高于环境温度是有益的。充电时温度过高可能会导致电池退化，45°C以上的温度充电会降低电池性能，而在较低温度下，电池内阻可能会增加，导致充电速度变慢，从而导致充电时间延长。
消费级锂离子电池不应在低于0°C(32°F)的温度下充电。尽管电池组可能看起来正在正常充电，但在低温充电期间，负极可能会发生金属锂电镀，即使重复循环也可能无法移除。出于安全原因，大多数配备锂离子电池的设备不允许在0–45°C以外的温度下充电，但移动电话除外，它们在检测到正在进行的紧急呼叫时可能允许进行一定程度的充电。
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