Ketika baterai lithium-ion diisi, atom lithium positif kehilangan elektron dan mengoksidasi ion lithium. Ion litium melakukan perjalanan melalui elektrolit ke elektroda negatif, memasuki kisi negatif, dan mendapatkan elektron, yang dikurangi menjadi atom litium. Ketika pemakaian, seluruh program dibalik. Untuk mencegah hubungan arus pendek menyentuh ujung baterai yang positif dan negatif secara langsung, kertas diafragma dengan banyak lubang kecil ditambahkan untuk mencegah hubungan arus pendek. Kertas diafragma yang baik juga dapat secara otomatis menutup lubang halus ketika suhu baterai terlalu tinggi, sehingga ion litium tidak dapat melewati, untuk menyia-nyiakan kekuatan militer, mencegah terjadinya bahaya.
Pengisian baterai lithium ke tegangan yang lebih tinggi dari 4.2V mulai menghasilkan efek samping. Semakin tinggi tekanan overcharge, semakin tinggi risikonya. Ketika tegangan sel lithium melebihi 4,2V, kurang dari setengah atom lithium dalam bahan anoda dibiarkan, dan sel penyimpanan sering runtuh, secara permanen mengurangi kapasitas baterai. Jika muatan berlanjut, logam lithium berikutnya akan terakumulasi di permukaan bahan negatif, karena sel negatif sudah diisi dengan atom lithium. Atom litium ini tumbuh kristal dendritik dari permukaan anoda ke arah mana ion litium datang. Kristal logam lithium ini akan melewati kertas membran, korsleting anoda dan katoda. Kadang-kadang baterai meledak sebelum hubungan pendek terjadi, karena dalam proses pengisian daya yang berlebihan, bahan-bahan seperti elektrolit akan retak untuk menghasilkan gas, menyebabkan cangkang baterai atau katup tekanan mengembang dan pecah, memungkinkan oksigen untuk masuk dan bereaksi dengan atom lithium yang terakumulasi di permukaan elektroda negatif, yang mengakibatkan ledakan.
Oleh karena itu, ketika mengisi baterai lithium, perlu untuk mengatur batas atas tegangan sehingga masa pakai baterai, kapasitas dan keselamatan dapat diperhitungkan pada saat yang sama. Batas atas tegangan pengisian optimal adalah 4,2V. Juga harus ada batas tegangan yang lebih rendah ketika sel lithium dibuang. Ketika tegangan sel jatuh di bawah 2.4V, beberapa bahan mulai rusak. Dan karena baterai akan keluar sendiri, semakin lama tegangan akan lebih rendah, sehingga yang terbaik adalah tidak mengeluarkan 2,4V untuk berhenti. Dari 3.0V ke 2.4V, baterai lithium hanya melepaskan sekitar 3% dari kapasitas mereka. Oleh karena itu, 3.0V adalah pembuangan ideal cut-off tegangan lithium baterai pabrik.
Selain keterbatasan tegangan, pembatasan arus juga diperlukan saat pengisian dan pemakaian. Ketika arus terlalu tinggi, ion litium tidak punya waktu untuk memasuki kisi penyimpanan dan akan menumpuk di permukaan bahan. Ketika ion ini mendapatkan elektron, mereka menghasilkan kristal atom lithium di permukaan bahan, yang, seperti pengisian berlebihan, bisa berbahaya. Jika casing baterai rusak, itu akan meledak.
Oleh karena itu, perlindungan baterai lithium-ion setidaknya harus mencakup: batas atas tegangan pengisian, batas bawah tegangan pemakaian dan batas atas arus. Paket baterai lithium umum, selain inti baterai lithium, akan ada sepotong papan perlindungan, bagian dari papan perlindungan ini adalah untuk memberikan tiga perlindungan ini. Namun, ketiga pelat perlindungan ini jelas tidak cukup, insiden ledakan baterai lithium di dunia masih sering terjadi. Untuk memastikan keamanan sistem baterai, penyebab ledakan baterai harus dianalisis dengan lebih hati-hati.
