Việc sạc quá mức các tế bào pin lithium{0}}ion trên 4,2V sẽ bắt đầu gây ra tác dụng phụ. Điện áp quá tải càng cao thì nguy hiểm càng lớn. Khi điện áp vượt quá 4,2V, chưa đến một nửa số nguyên tử lithium còn lại trong vật liệu điện cực dương. Lúc này, các ô lưu trữ thường bị sập, gây mất dung lượng vĩnh viễn. Nếu tiếp tục sạc, vì các tế bào lưu trữ điện cực âm đã chứa đầy các nguyên tử lithium, kim loại lithium tiếp theo sẽ tích tụ trên bề mặt vật liệu điện cực âm. Những nguyên tử lithium này sẽ phát triển thành các tinh thể đuôi gai từ bề mặt điện cực âm theo hướng mà các ion lithium bắt nguồn. Những tinh thể kim loại lithium này có thể xuyên qua dải phân cách, gây ra đoản mạch giữa các điện cực dương và âm. Đôi khi pin phát nổ trước khi xảy ra đoản mạch vì trong quá trình sạc quá mức, chất điện phân và các vật liệu khác bị phân hủy, tạo ra khí khiến vỏ pin hoặc van áp suất bị phồng lên và vỡ, khiến oxy đi vào và phản ứng với các nguyên tử lithium tích tụ trên bề mặt điện cực âm, dẫn đến phát nổ.
Do đó, khi sạc pin lithium{0}}ion, điều cần thiết là đặt giới hạn điện áp trên để cân bằng tuổi thọ, công suất và độ an toàn của pin. Giới hạn điện áp sạc trên lý tưởng là 4,2V. Pin lithium{4}}ion cũng có giới hạn điện áp thấp hơn trong quá trình phóng điện. Khi điện áp tế bào giảm xuống dưới 2,4V, một số vật liệu bắt đầu xuống cấp. Hơn nữa, vì pin-tự xả nên điện áp sẽ giảm khi chúng được xả lâu hơn; do đó, tốt nhất không nên xả xuống 2,4V trước khi dừng. Trong quá trình phóng điện từ 3.0V xuống 2.4V, năng lượng giải phóng bởi pin lithium{13}}ion chỉ chiếm khoảng 3% công suất của pin. Vì vậy, 3.0V là điện áp cắt phóng điện lý tưởng. Bên cạnh những hạn chế về điện áp, những hạn chế về dòng điện cũng cần thiết trong quá trình sạc và xả. Nếu dòng điện quá cao, các ion lithium sẽ không có đủ thời gian để đi vào các ô lưu trữ và sẽ tích tụ trên bề mặt vật liệu.
