سيؤدي الشحن الزائد لخلايا بطارية أيون الليثيوم- إلى ما يزيد عن 4.2 فولت إلى حدوث آثار جانبية. كلما ارتفع جهد الشحن الزائد، كلما زاد الخطر. عندما يتجاوز الجهد 4.2 فولت، يبقى أقل من نصف ذرات الليثيوم في مادة القطب الموجب. عند هذه النقطة، غالبًا ما تنهار خلايا التخزين، مما يتسبب في فقدان القدرة الدائمة. إذا استمر الشحن، نظرًا لأن خلايا تخزين القطب السالب مليئة بالفعل بذرات الليثيوم، فسوف يتراكم معدن الليثيوم اللاحق على سطح مادة القطب السالب. سوف تنمو ذرات الليثيوم هذه إلى بلورات شجرية من سطح القطب السالب في الاتجاه الذي نشأت منه أيونات الليثيوم. يمكن لبلورات معدن الليثيوم هذه أن تخترق الفاصل، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة. في بعض الأحيان تنفجر البطارية قبل حدوث ماس كهربائى، لأنه أثناء الشحن الزائد، يتحلل الإلكتروليت والمواد الأخرى، وينتج غاز يتسبب في انتفاخ غلاف البطارية أو صمام الضغط وتمزقه، مما يسمح للأكسجين بالدخول والتفاعل مع ذرات الليثيوم المتراكمة على سطح القطب السالب، مما يؤدي إلى الانفجار.
لذلك، عند شحن بطاريات الليثيوم-أيون، من الضروري تعيين حد أعلى للجهد لتحقيق التوازن بين عمر البطارية وسعتها وسلامتها. الحد الأقصى المثالي لجهد الشحن هو 4.2 فولت. تتمتع خلايا بطارية أيون الليثيوم- أيضًا بحد جهد أقل أثناء التفريغ. عندما ينخفض جهد الخلية إلى أقل من 2.4 فولت، تبدأ بعض المواد في التدهور. علاوة على ذلك، نظرًا لتفريغ البطاريات ذاتيًا-، يقل الجهد الكهربي كلما طالت مدة تفريغها؛ ولذلك، فمن الأفضل عدم التفريغ إلى 2.4V قبل التوقف. أثناء عملية التفريغ من 3.0 فولت إلى 2.4 فولت، تمثل الطاقة المنطلقة بواسطة بطارية أيون الليثيوم- حوالي 3% فقط من سعتها. لذلك، 3.0V هو جهد قطع التفريغ المثالي. بالإضافة إلى قيود الجهد، تعتبر القيود الحالية ضرورية أيضًا أثناء الشحن والتفريغ. إذا كان التيار مرتفعًا جدًا، فلن يكون لدى أيونات الليثيوم الوقت الكافي لدخول خلايا التخزين وسوف تتراكم على سطح المادة.
