La surcharge des cellules de batterie au lithium-ion au-dessus de 4,2 V commencera à produire des effets secondaires. Plus la tension de surcharge est élevée, plus le danger est grand. Lorsque la tension dépasse 4,2 V, moins de la moitié des atomes de lithium restent dans le matériau de l'électrode positive. À ce stade, les cellules de stockage s’effondrent souvent, entraînant une perte permanente de capacité. Si la charge continue, puisque les cellules de stockage de l'électrode négative sont déjà pleines d'atomes de lithium, le lithium métallique ultérieur s'accumulera à la surface du matériau de l'électrode négative. Ces atomes de lithium se transformeront en cristaux dendritiques à partir de la surface de l’électrode négative dans la direction d’où proviennent les ions lithium. Ces cristaux de lithium métallique peuvent pénétrer dans le séparateur, provoquant un court-circuit entre les électrodes positives et négatives. Parfois, la batterie explose avant que le court-circuit ne se produise, car lors d'une surcharge, l'électrolyte et d'autres matériaux se décomposent, produisant un gaz qui provoque le gonflement et la rupture du boîtier de la batterie ou de la soupape de pression, permettant à l'oxygène d'entrer et de réagir avec les atomes de lithium accumulés sur la surface de l'électrode négative, conduisant à une explosion.
Par conséquent, lors du chargement de batteries au lithium-ion, il est essentiel de définir une limite de tension supérieure pour équilibrer la durée de vie, la capacité et la sécurité de la batterie. La limite supérieure idéale de tension de charge est de 4,2 V. Les cellules de batterie au lithium-ion ont également une limite de tension inférieure pendant la décharge. Lorsque la tension de la cellule descend en dessous de 2,4 V, certains matériaux commencent à se détériorer. De plus, comme les batteries se déchargent automatiquement, la tension diminue à mesure qu'elles sont déchargées ; par conséquent, il est préférable de ne pas décharger à 2,4 V avant de s'arrêter. Lors du processus de décharge de 3,0 V à 2,4 V, l'énergie libérée par une batterie lithium-ion ne représente qu'environ 3 % de sa capacité. Par conséquent, 3,0 V est une tension de coupure de décharge idéale. Outre les limitations de tension, des limitations de courant sont également nécessaires pendant la charge et la décharge. Si le courant est trop élevé, les ions lithium n’auront pas suffisamment de temps pour pénétrer dans les cellules de stockage et s’accumuleront à la surface du matériau.
