A sobrecarga das células da bateria de íons de lítio acima de 4,2 V começará a produzir efeitos colaterais. Quanto maior a tensão de sobrecarga, maior o perigo. Quando a tensão excede 4,2 V, menos da metade dos átomos de lítio permanecem no material do eletrodo positivo. Neste ponto, as células de armazenamento muitas vezes entram em colapso, causando perda permanente de capacidade. Se o carregamento continuar, uma vez que as células de armazenamento do eletrodo negativo já estão cheias de átomos de lítio, o metal de lítio subsequente se acumulará na superfície do material do eletrodo negativo. Esses átomos de lítio crescerão em cristais dendríticos a partir da superfície negativa do eletrodo na direção de origem dos íons de lítio. Esses cristais metálicos de lítio podem penetrar no separador, causando um curto-circuito entre os eletrodos positivo e negativo. Às vezes, a bateria explode antes que ocorra o curto-circuito porque, durante a sobrecarga, o eletrólito e outros materiais se decompõem, produzindo gás que faz com que o invólucro da bateria ou a válvula de pressão inche e se rompa, permitindo que o oxigênio entre e reaja com os átomos de lítio acumulados na superfície negativa do eletrodo, levando a uma explosão.
Portanto, ao carregar baterias de-íon de lítio, é essencial definir um limite superior de tensão para equilibrar a vida útil, a capacidade e a segurança da bateria. O limite superior ideal de tensão de carga é 4,2V. As células da bateria de íon-de lítio também têm um limite de tensão mais baixo durante a descarga. Quando a tensão da célula cai abaixo de 2,4 V, alguns materiais começam a deteriorar-se. Além disso, como as baterias se auto-descarregam, a voltagem diminui quanto mais tempo elas ficam descarregadas; portanto, é melhor não descarregar para 2,4 V antes de parar. Durante o processo de descarga de 3,0 V a 2,4 V, a energia liberada por uma bateria de íons de lítio representa apenas cerca de 3% de sua capacidade. Portanto, 3,0 V é uma tensão de corte de descarga ideal. Além das limitações de tensão, também são necessárias limitações de corrente durante a carga e a descarga. Se a corrente for muito alta, os íons de lítio não terão tempo suficiente para entrar nas células de armazenamento e se acumularão na superfície do material.
