为了防止因使用不当造成电池过放电或者过充电，在单体锂离子电池内设有三重保护机构。一是采用开关元件，当电池内的温度上升时，它的阻值随之上升，当温度过高时，会自动停止供电；二是选择适当的隔板材料，当温度上升到一定数值时，隔板上的微米级微孔会自动溶解掉，从而使锂离子不能通过，电池内部反应停止；三是设置安全阀（就是电池顶部的放气孔），电池内部压力上升到一定数值时，安全阀自动打开，保证电池的使用安全性。
有时，电池本身虽然有安全控制措施，但是因为某些原因造成控制失灵，缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放，电池内压便会急剧上升而引起爆炸。一般情况下，锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的，随着电池容量的新增，电池体积也在新增，其散热性能变差，出事故的可能性将大幅新增。关于手机用锂离子电池，基本要求是发生安全事故的概率要小于百万分之一，这也是社会公众所能接受的最低标准。而关于大容量锂离子电池，特别是汽车等用大容量锂离子电池，采用强制散热尤为重要。
选择更安全的电极材料，选择锰酸锂材料，在分子结构方面保证了在满电状态，正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中，从根本上防止了枝晶的出现。同时锰酸锂稳固的结构，使其氧化性能远远低于钴酸锂，分解温度超过钴酸锂100℃，即使由于外力发生内部短路（针刺），外部短路，过充电时，也完全能够防止了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。
另外，采用锰酸锂材料还可以大幅度降低成本。
提高现有安全控制技术的性能，首先要提高锂离子电池芯的安全性能，这对大容量电池尤为重要。选择热关闭性能好的隔膜，隔膜的用途是在隔离电池正负极的同时，允许锂离子的通过。当温度升高时，在隔膜熔化前进行关闭，从而使内阻上升至2000欧姆，让内部反应停止下来。当内部压力或温度达到预置的标准时，防爆阀将打开，开始进行卸压，以防止内部气体积累过多，发生形变，最终导致壳体爆裂。提高控制灵敏度、选择更灵敏的控制参数和采用多个参数的联合控制（这关于大容量电池尤为重要）。关于大容量锂离子电池组是串/并联的多个电芯组成，如笔记本电脑的电压为10V以上，容量较大，一般采用3～4个单电池串联就可以满足电压要求，然后再将2～3个串联的电池组并联，以保证较大的容量。
大容量电池组本身必须设置较为完善的保护功能，还应考虑两种电路基板模块：保护电路基板（ProtecTIonBoardPCB）模块及SmartBatteryGaugeBoard模块。整套的电池保护设计包括：第1级保护IC（防止电池过充、过放、短路），第2级保护IC（防止第2次过压）、保险丝、LED指示、温度调节等部件。在多级保护机制下，即使是在电源充电器、笔记本电脑出现异常的情况下，笔记本电池也只能转为自动保护状态，假如情况不严重，往往在重新插拔后还能正常工作，不会发生爆炸。
笔记本电脑和手机使用的锂离子电池所采用的底层技术是不安全的，要考虑更安全的结构。
