Az elhasználódottság (SOH) szintén kulcsfontosságú tényező, mivel a cella öregedésével csökken az aktív anyagok mennyisége, nő a belső ellenállás, és a hőtermelés is fokozódik, különösen nagy áramterhelés esetén. A kapacitásvesztés és a belső ellenállás növekedése miatt az akkumulátor hajlamosabbá válik a túlmelegedésre és a rövidzárlatokra, amelyeket gyakran a dendritképződés idéz elő. A SEI-réteg elhasználódásával az anód és az elektrolit között fokozódik a kémiai reaktivitás, amely további gázképződést és belső nyomásnövekedést eredményezhet. Az SOC és SOH kölcsönösen felerősítik egymást: például egy elhasználódott cella magas SOC mellett nagyobb hőtermelési kockázatot jelent, míg alacsony SOC esetén a SEI-réteg gyengülése miatt nő a kémiai instabilitás. Ezért az optimális töltési protokollok alkalmazása, az intelligens akkumulátorkezelő, más megnevezéssel akkumulátorfelügyeleti rendszerek (BMS) használata, tehát az akkumulátorrendszer automatizált és proaktív felhasználói beavatkozást nem igénylő megfigyelése, ellenőrzése kiemelten fontos a kockázatok minimalizálása érdekében. Az ilyen intézkedések nemcsak a cellák hosszú távú biztonságos működését, hanem az energiatároló rendszerek megbízhatóságát is garantálják, ami elengedhetetlen a modern elektromos és energiatároló technológiák fenntartható fejlődéséhez.

Mint ismeretes, a Li-ion-akkumulátorok széles körű elterjedését a cellakémiára jellemző nagy fajlagos energia és energiasűrűség, a relatíve hosszú élettartam (ciklusélettartam és naptári élettartam) és az akkumulátorkémia által biztosított alacsony önkisülési ráta tette lehetővé. Azonban a kiváló teljesítmény ellenére komoly biztonsági kockázatok is fennállnak. Ezek a kockázatok két fő csoportba sorolhatók: közvetlen és rejtett.

A közvetlen kockázatok az azonnali veszélyt jelentő kockázatok, és így közvetlen következményekkel járhatnak az akkumulátor sérülése vagy helytelen használata esetén. A Li-ion-akkumulátorok legjelentősebb közvetlen kockázata az úgynevezett termikus megfutás (thermal runaway), amely tűz keletkezéshez vagy akár az akkumulátor robbanásához vezethet. Ezt a kritikus állapotot általában a következő helyzetek idézik elő: Amennyiben az akkumulátort elektromos túltöltés vagy mélykisütés éri, akkor az akkumulátorban keletkező túlzott hőmérséklet-emelkedés a SEI3-réteg bomlásához, gyúlékony gázok felszabadulásához és azok gyulladásához vezethet, ami bekövetkezhet külső gyújtóforrás, például szikra, láng jelenléte nélkül is. További szélsőséges esetekben akár akkumulátorcellán belüli rövidzárlat keletkezhet, például mechanikai sérülések, mint szúrás vagy ütés hatására. Jóllehet gyártási hibák is okozhatnak rövidzárlatot, például a szeparátorfólia elcsúszása, rossz illesztése, gyűrődése, repedése által, de akár mikroszkopikus féminhomogenitások (pl. sorja, fémtöredékek) jelenléte miatt is, ami aztán a pozitív és negatív elektródok közötti extrém áramok kialakulását és ezzel gyors hőtermelést és végeredményben tűzveszélyt idéz elő. Tehát mindennemű elektromos zárlat, akár külső, azaz az akkumulátorcella pozitív és negatív termináljai között kialakuló rövidzárlat, akár az akkumulátorcellán belüli rövidzárlat azonnali, direkt veszélyforrás. Külső zárlat esetén az akkumulátor hirtelen túl nagy áramot ad le, amely túlmelegedéshez vezethet. Belső zárlatok pedig a dendritképződés vagy az említett gyártási és szeparátorhibák miatt alakulhatnak ki. A Li-ion-akkumulátorok fizikailag sérülékenyek, különösen akkor, ha a cellák védelme nem megfelelő, lásd tasakos (pouch) cellák. Egy akkumulátorcsomag ütése vagy deformációja azonnal katasztrofális következményekkel járhat, beleértve a cellák perforációját, felnyílását és ezzel az akkumulátorcellák gyulladását. Fontos megjegyezni, hogy a Li-ion-akkumulátorok egészségkárosító, mérgező anyagokat tartalmaznak, például lítiumsókat (pl. LiPF6) és oldószereket, elektrolitoldatot és ennek adalékait. Szivárgás esetén ezek a vegyi anyagok nemcsak tűzveszélyesek, hanem komoly egészségügyi problémákat is okozhatnak, például légzőszervi irritációt vagy bőrsérüléseket, ezek közül kiemelve a LiPF6 elektrolitsó hidrolízise során keletkező hidrogén-fluoridot (folysav, HF).

A rejtett kockázatok esetében azokról a kockázatokról beszélünk, amikor a veszély nem azonnal, hanem a látszólag biztonságos és üzemszerű hosszabb használat során bizonyos idő eltelte után, például kedvezőtlen körülmények hatására jelentkezik. A tapasztalatok szerint az úgynevezett dendritképződés, az elektrolitoldat degradációja, a belső ellenállás növekedése és esetlegesen rejtett gyártási hibák idézhetik elő a rejtett veszélyforrásokat. A dendritképződés az anódon kialakuló tűszerű fémes lítiumkristályok megjelenését jelenti. A lítiumfém dendritek kialakulása a számos akkumulátoröregedési mechanizmus egyike. Ez a folyamat úgy jön létre, hogy bizonyos használati körülmények között az elektrolitoldatban szolvatált állapotban jelen lévő lítiumionok a grafitanód szemcséit felépítő grafénlamellák közötti interkaláció helyett (ez a normál működés közbeni tárolási mechanizmus) redukálónak (elektronfelvétel, töltés során keletkezik a negatív – köznapi elnevezéssel „anód”) a negatív elektród szemcséi felületén, ezzel fémes lítiumkiválást okozva. A lítiumleválás és a lítiuminterkaláció egymással versengő folyamatok, a helyes és biztonságos akkumulátorhasználat során arra kell törekedni, hogy kizárólag a lítiuminterkaláció legyen a fő elektrokémiai reakciómechanizmus, visszaszorítva ezzel a dendritkeletkezés és -növekedés folyamatát. A dendritek megjelenése és főként növekedése fokozatosan alakul ki, és idővel, azaz a sorozatos töltési és kisütési ciklusok alkalmazásával belső rövidzárlatot okozhat azáltal, hogy a fémes tűszerű képződmények átjutnak az egyik elektródtérből az ellentétes polaritású elektródtérbe, lényegében átszakítva a szeparátorfóliát, ami így közvetlen elektromos kapcsolatot létesít a két elektród között. A „dendritesedés” kezdeti szakaszában túlzott mértékű önkisülés, gázkeletkezés és egyre romló Coulomb-hatékonyság4 detektálható, de extrém helyzetben a folyamat akár a túlhevülés miatti tűzhöz vagy robbanáshoz is vezethet.

Az elektrolitoldat degradációja az akkumulátorhasználat természetes velejárója, lévén a szerves elektrolitoldat kémiai értelemben „agresszív” közegben tartózkodik az akkumulátorcellán belül, illetve közvetlen kapcsolatba kerül erélyes redukálószerrel (ez akár lítiált grafitanód) és erélyes oxidálószerrel (ez lehet a részben delítiált katódaktív anyag) is. A közvetlen kontaktus eredménye az anódoldalon a korábban említett SEI kialakulása, míg a katódoldalon a CEI (cathode electrolyte interphase, hasonló a SEI kialakulásához) kialakulásával kell számolni. Mivel az elektródaktív anyagok szerkezete a lítiumionok beépülése és kiépülése során kismértékben változik, azaz kitágul és összeszűkül a kristályszerkezet, így a SEI- és CEI-rétegek sérülnek, töredeznek, és az ilyen módon újra szabaddá váló elektródszemcsék felületén újabb védőréteg kialakulásával kell számolni. Belátható, hogy ez a folyamat folyamatosan „fogyasztja” az elektrolitoldat komponenseit, legjellemzőbben a lítiumsó-komponenst, így a lítium-só oldatban meghatározható koncentrációjának csökkenésével egy következő jelenség jelentkezik, mégpedig az elektrolitoldat ionvezető képességének csökkenése. Ez a jelenség tehát végeredményben az akkumulátorcella belső ellenállásának növekedését idézi elő. Az elektrolitoldat degradációja pedig inkább fokozódik magas hőmérsékleten (különösen, ha a magas hőmérséklet hatására a korábban kialakult SEI- és CEI-rétegek is hőbomlást szenvednek) vagy extrém ciklikus terhelés során.

A Li-ion-akkumulátorok használata során az egymással összefüggésben álló degradációs folyamtok hatására folyamatosan növekszik az akkumulátorcella belső ellenállása, amely az ohmikus ellenállás növekedést, az ionvezetés romlásából adódó ellenállás-növekedést és az úgynevezett töltés átlépési (elektródaktív anyag szemcséi felületén) ellenállás növekedését is magába foglalhatja. A végfelhasználó számára mindez az energiatárolási kapacitás, esetlegesen a villamos teljesítmény csökkenésként fog jelentkezni. Tehát ez a folyamat gyakran fokozatosan, esetleg idővel felgyorsulva, mintegy észrevétlenül zajlik, de végül az akkumulátor hatékonyságának jelentős csökkenéséhez, valamint egyéb problémákhoz vezethet (pl. az akkumulátorcellán belüli hőmérséklet anomáliás emelkedése töltés/kisütés során), amelyek rejtett biztonsági kockázatokat hordoznak.

Végezetül szükséges megemlíteni, hogy előfordulhatnak rejtett gyártási hibák, amelyek az akkumulátorcellák gyártása során meghatározott toleranciahatáron belüli eltérések, de mégis az egyes cellák paramétereinek kismértékű eltéréseit okozzák. Ezek lehetnek olyan gyártási „hibák”, vagy inkább differenciák, mint a cellák közötti apróbb egyenlőtlenségek, rosszul kialakított elektroliteloszlatás, elektródbevonat vastagságának eltérései, inhomogenitások az elektródok rétegeiben vagy hibás, de még alkalmas (azaz toleranciahatáron belüli) forrasztások, amelyek idővel súlyos problémákat okozhatnak. Ezek a hibák hosszabb idő alatt jelentkeznek, viszont amikor „aktiválódnak”, akkor gyakran váratlan és súlyos eseményekhez vezethetnek.

A korábbiakban bemutatottak alapján tehát a nagy feszültségű akkumulátorok biztonságkritikus berendezésnek minősülnek, így a közvetlen és a rejtett kockázatok kezelése érdekében többszintű biztonsági stratégiát szükséges alkalmazni. Elsődleges fontosságú az intelligens akkumlátorfelügyeleti rendszerek (BMS) alkalmazása. A valós idejű akkumulátorcella-felügyeleti rendszer aktiválásával a rendszer képes lesz felismerni az anomáliákat és automatikusan tud ellenintézkedéseket tenni, ilyen például a járművezető értesítése a hibáról, korlátozott teljesítmény, e-fuse aktiválása és az akkumulátor áramtalanítása. Fontos továbbá az akkumulátorcellák megfelelő mechanikai védelme. A robusztus burkolatok, ütésálló anyagok és szigetelők csökkenthetik a mechanikai sérülések kockázatát, ami például a mobilitási (elektromos gépjárművek) alkalmazások estén különösen fontos. Nagyon fontos és egyre inkább jelentős hatású az akkumulátorcellák, -modulok és -csomagok (-pakkok) hőmérsékleti menedzsmentje és a hatékonyan működő hővédelmi rendszerek alkalmazása. Hőbiztosítékok, megfelelő irányba néző túlnyomáscsökkentő és füstkivezető biztonsági szelepek és hőelvezető anyagok aktív hűtőrendszerben történő használatával csökkenthetjük az energiatárolón belül esetlegesen felszabaduló és akkumulálódó hőmennyiséget, mely káros hatású az akkumulátorcellák működése szempontjából. Végezetül a preventív karbantartás fontossága emelhető ki, azaz a rendszeres diagnosztikai vizsgálatokkal és kapacitásteszttel még korai stádiumban azonosíthatók a rejtett problémák.