כאשר הטמפרטורה נמוכה, מאפייני הכוח של סוללות ליתיום ברזל פוספט יפחתו מאוד, ובמקרים חמורים זה ישפיע על השימוש הרגיל. לכן, יש לנקוט באמצעים נגד הקפאה. לא ניתן להשתמש בסוללות ליתיום ברזל פוספט בטמפרטורות מתחת למינוס 10 מעלות צלזיוס. בין אם מדובר בסוללת ליתיום משולשת או בסוללת ליתיום ברזל פוספט, לטמפרטורות מתחת למינוס 10 מעלות צלזיוס תהיה השפעה מסוימת על ביצועי הסוללה.
בטמפרטורות נמוכות תפחת ההתנגדות והקיבולת הפנימית של סוללות ליתיום ברזל פוספט, ואף יגרום לנזק בלתי הפיך למבנה הסוללה. בהשוואה לסוללות ליתיום טרינריות, סוללות ליתיום ברזל פוספט אכן מתפקדות גרוע מאוד בחורף. כאשר טמפרטורת הסביבה היא מינוס 10 מעלות, הקיבולת של סוללות ליתיום ברזל פוספט תדעך ב-40-50%; כאשר הטמפרטורה מגיעה למינוס 20 מעלות, סביר להניח שהסוללה תאבד את יכולת הפריקה שלה ישירות. לכן, הגבול התחתון של טמפרטורת העבודה של סוללות ליתיום ברזל פוספט הוא סביב מינוס 20 מעלות (בערך מינוס 30 מעלות עבור סוללות ליתיום טרינריות).
הסיבה לכך שסוללות ליתיום ברזל פוספט הן בעלות ביצועי פריקה כה גרועים בסביבות טמפרטורות נמוכות בחורף היא עדיין בשל המאפיינים של חומרי הגלם שלה. לחומר האלקטרודה החיובי של הסוללה, ליתיום ברזל פוספט, יש מוליכות ירודה והוא נוטה לקיטוב, מה שמוביל לירידה בקיבולת הסוללה.
הצמיגות של האלקטרוליט בתוך סוללות ליתיום ברזל פוספט עולה גם בסביבות טמפרטורות נמוכות, מה שמוביל לעלייה בעכבת הנדידה של יוני ליתיום, קצב דיפוזיה איטי יותר של יוני ליתיום וירידה בפעילות הסוללה. במקביל, המקשר של סוללות ליתיום ברזל פוספט מושפע גם מטמפרטורה נמוכה, וכתוצאה מכך ירידה בביצועי הסוללה.
בנוסף, בסביבות טמפרטורות נמוכות, סרט ה-SEI על האלקטרודה השלילית של סוללות ליתיום ברזל פוספט יהפוך גם הוא לעבה יותר, והעכבה שלו תגדל בהתאם, מה שיוביל לירידה בקצב הולכת יון ליתיום בין סרטי SEI. לכן, השפלת סיבולת חמורה של סוללות ליתיום ברזל פוספט בחורף היא מאפיין של החומרים שלהן. נכון לעכשיו, יצרניות רכב גדולות יכולות רק להקל על ירידה בקיבולת על ידי התקנת מערכות ניהול טמפרטורת הסוללה ומתן פונקציות חימום בטמפרטורה נמוכה.
