Prekomerno polnjenje celic litij-ionske baterije nad 4,2 V bo začelo povzročati stranske učinke. Višja kot je prenapetost, večja je nevarnost. Ko napetost preseže 4,2 V, ostane manj kot polovica litijevih atomov v materialu pozitivne elektrode. Na tej točki se celice za shranjevanje pogosto zrušijo, kar povzroči trajno izgubo zmogljivosti. Če se polnjenje nadaljuje, ker so celice za shranjevanje negativne elektrode že polne atomov litija, se bo kasnejša kovina litija nabrala na površini materiala negativne elektrode. Ti litijevi atomi bodo zrasli v dendritične kristale s površine negativne elektrode v smeri, iz katere izvirajo litijevi ioni. Ti kovinski kristali litija lahko predrejo separator in povzročijo kratek stik med pozitivno in negativno elektrodo. Včasih baterija eksplodira, preden pride do kratkega stika, ker se med prekomernim polnjenjem elektrolit in drugi materiali razgradijo, pri čemer nastane plin, ki povzroči, da se ohišje baterije ali tlačni ventil izboči in poči, kar omogoči vstop kisiku in reakcijo z atomi litija, nakopičenimi na površini negativne elektrode, kar povzroči eksplozijo.
Zato je pri polnjenju litij-ionskih baterij nujno nastaviti zgornjo mejo napetosti, da uravnotežite življenjsko dobo baterije, zmogljivost in varnost. Idealna zgornja meja polnilne napetosti je 4,2 V. Celice litij-ionske baterije imajo tudi nižjo mejo napetosti med praznjenjem. Ko napetost celice pade pod 2,4 V, se nekateri materiali začnejo kvariti. Nadalje, ker se baterije samo-praznijo, se napetost manjša, ko so baterije izpraznjene; zato je najbolje, da se ne izpraznite na 2,4 V, preden se ustavite. Med procesom praznjenja s 3,0 V na 2,4 V energija, ki jo sprosti litij-ionska baterija, predstavlja le približno 3 % njene zmogljivosti. Zato je 3,0 V idealna mejna napetost pri praznjenju. Med polnjenjem in praznjenjem so poleg napetostnih omejitev potrebne tudi tokovne omejitve. Če je tok previsok, litijevi ioni ne bodo imeli dovolj časa za vstop v celice za shranjevanje in se bodo kopičili na površini materiala.
