Mengisi daya sel baterai litium-ion secara berlebihan hingga di atas 4,2V akan mulai menimbulkan efek samping. Semakin tinggi tegangan overcharge, semakin besar bahayanya. Ketika tegangan melebihi 4.2V, kurang dari setengah atom litium tetap berada dalam bahan elektroda positif. Pada titik ini, sel penyimpanan sering kali rusak sehingga menyebabkan hilangnya kapasitas secara permanen. Jika pengisian terus berlanjut, karena sel penyimpanan elektroda negatif sudah penuh dengan atom litium, logam litium berikutnya akan terakumulasi pada permukaan bahan elektroda negatif. Atom litium ini akan tumbuh menjadi kristal dendritik dari permukaan elektroda negatif searah dengan asal ion litium. Kristal logam litium ini dapat menembus separator sehingga menyebabkan korsleting antara elektroda positif dan negatif. Terkadang baterai meledak sebelum terjadi korsleting karena selama pengisian berlebih, elektrolit dan bahan lainnya terurai, menghasilkan gas yang menyebabkan selubung baterai atau katup tekanan membengkak dan pecah, sehingga oksigen masuk dan bereaksi dengan atom litium yang terkumpul di permukaan elektroda negatif, sehingga menyebabkan ledakan.
Oleh karena itu, saat mengisi daya baterai litium-ion, penting untuk menetapkan batas tegangan atas untuk menyeimbangkan masa pakai, kapasitas, dan keamanan baterai. Batas tegangan pengisian atas yang ideal adalah 4.2V. Sel baterai litium-ion juga memiliki batas voltase yang lebih rendah selama pengosongan daya. Ketika tegangan sel turun di bawah 2.4V, beberapa material mulai rusak. Selain itu, karena baterai dapat dikosongkan sendiri-, tegangannya akan semakin berkurang seiring dengan semakin lama baterai tersebut dikosongkan; oleh karena itu, sebaiknya jangan mengosongkan hingga 2.4V sebelum berhenti. Selama proses pengosongan daya dari 3,0V ke 2,4V, energi yang dilepaskan oleh baterai litium-ion hanya menyumbang sekitar 3% dari kapasitasnya. Oleh karena itu, 3.0V adalah tegangan pemutusan pelepasan yang ideal. Selain batasan tegangan, batasan arus juga diperlukan selama pengisian dan pengosongan. Jika arusnya terlalu tinggi, ion litium tidak akan memiliki cukup waktu untuk masuk ke sel penyimpanan dan akan terakumulasi di permukaan material.
