2020年9月，特斯拉在其举办的电池日上提出“4680”新型电池。该款电池，高80mm，直径46mm，与传统锂电池相比，电池两端凸起的极耳被取消。
4680电池的这种设计可以降低电池的发热量，解决高能量密度电芯的散热问题，并提高充放电峰值的功率。根据数据，4680电池15分钟就可以从10%充电至80%，比目前特斯拉2170电池快了10分钟。如果用户只需要充电至50%，只需要7分钟就可以完成，这一充电时间与传统燃油车加油时间相当。
这样看来，4680电池在2170的基础上能量提升5倍，功率是过去的6倍，同时成本也降低了14%，续航里程则提高了16%。
从安全性来看，4680整体呈圆柱状，这也是最有可能解决热失控的方案。单个电池热失控释放的能量小，相较于方形和软包来说，圆柱不易引起蔓延。同时，圆柱的弧形表面一定程度上限制电池之间热传递。
特斯拉选用储能效果好的生硅材料，重新开发电芯阳极，并通过增加弹性的离子聚合物涂层以稳定硅表面结构，提升电芯稳定性和安全性。该技术可增加20%的续航里程，同时成本降低5%。
阴极材料对提升能量密度至关重要，因此特斯拉开发出不含钴的高镍阴极材料，最大化提升镍含量，同时采用新的涂层与掺杂物，将阴极成本下降15%。
由于新的4680无极耳电芯无需安装、焊接极耳，拥有更简化的制造过程和更少的零件。为此，特斯拉构建了新的生产线，拥有此前生产线7倍的生产能力，可显著提升生产效率，同时每千瓦时产能的投资成本下降75%，为快速扩张生产规模提供有利条件。
11月5日周五，据路透报道，在推进4680电池大规模生产的特斯拉，计划在加拿大建设电池设备工厂，将加大成本更低、续航里程更高的4680电池的生产力度。