Przeładowanie ogniw akumulatora litowo-jonowego do napięcia powyżej 4,2 V zacznie powodować skutki uboczne. Im wyższe napięcie przeładowania, tym większe niebezpieczeństwo. Gdy napięcie przekracza 4,2 V, w materiale elektrody dodatniej pozostaje mniej niż połowa atomów litu. W tym momencie komórki pamięci często zapadają się, powodując trwałą utratę pojemności. Jeśli ładowanie będzie kontynuowane, ponieważ ogniwa magazynujące elektrodę ujemną są już pełne atomów litu, na powierzchni materiału elektrody ujemnej zgromadzi się kolejny lit metaliczny. Te atomy litu wyrosną na kryształy dendrytyczne z powierzchni elektrody ujemnej w kierunku, z którego pochodzą jony litu. Kryształy litu metalicznego mogą przedostać się do separatora, powodując zwarcie pomiędzy elektrodą dodatnią i ujemną. Czasami akumulator eksploduje, zanim nastąpi zwarcie, ponieważ podczas przeładowania elektrolit i inne materiały rozkładają się, wytwarzając gaz, który powoduje wybrzuszenie i pęknięcie obudowy akumulatora lub zaworu ciśnieniowego, umożliwiając przedostanie się tlenu i reakcję z atomami litu zgromadzonymi na powierzchni elektrody ujemnej, co prowadzi do eksplozji.
Dlatego podczas ładowania akumulatorów litowo-jonowych istotne jest ustawienie górnego limitu napięcia, aby zrównoważyć żywotność, pojemność i bezpieczeństwo akumulatora. Idealna górna granica napięcia ładowania wynosi 4,2 V. Ogniwa akumulatorów-litowo-jonowych mają także niższy limit napięcia podczas rozładowywania. Kiedy napięcie ogniwa spada poniżej 2,4 V, niektóre materiały zaczynają się pogarszać. Co więcej, ponieważ akumulatory-samoczynnie się rozładowują, napięcie maleje w miarę dłuższego ich rozładowywania; dlatego najlepiej nie rozładowywać do 2,4 V przed zatrzymaniem. Podczas procesu rozładowywania od 3,0 V do 2,4 V energia uwalniana przez akumulator litowo-jonowy- stanowi jedynie około 3% jego pojemności. Dlatego 3,0 V jest idealnym napięciem odcięcia rozładowania. Oprócz ograniczeń napięcia, podczas ładowania i rozładowywania konieczne są również ograniczenia prądu. Jeśli prąd będzie zbyt wysoki, jony litu nie będą miały wystarczająco dużo czasu, aby przedostać się do ogniw magazynujących i będą gromadzić się na powierzchni materiału.
