Każdy z samochodów marki Tesla wyposażony jest w sporych rozmiarów baterie litowo-jonowe składające się z modułów w których zawartych zostało kilka tysięcy ogniw cylindrycznych. Liczba modułów i ogniw zależna jest od wielkości danego pakietu. Na przykład w baterii 60 kWh znajdziemy 5040 ogniw rozmieszczonych w 14 modułach, a w akumulatorach 85 kWh znajduje się 16 modułów z czego każdy wyposażony jest w 444 ogniwa.
Najnowsze baterie produkowane w Gigafactory będą prawdopodobnie składały się z 14 modułów, które łącznie zapewnią pojemność 100 kWh (dla porównania iPhone 6 wyposażony jest w baterię o pojemności 0.00905 kWh).
Nowe baterie wymagały sporych zmian w systemie chłodzenia jednak Tesla nie zdradza chroninych patentami rozwiązań. Z materiałów dostępnych w sieci można wywnioskować iż zmianie uległ sposób schładzania cylindrów poprzez zastosowanie aluminiowych płetw pomiędzy bateriami. Ostatecznie cały proces nazwano całkowitym przebudowaniem stosowanych dotychczas rozwiązań.
Technologia dzięki, której są tworzone baterie wykorzystywane w samochodach Tesli wciąż jest rozwijana, a Elon Musk zapewnia, że inżynierowie z Tesla Motors dołożyli wszelkich starań aby obecne modele baterii służyły w każdym aucie przez okres minimum 10 lat z niewielką ich degradacją.
Jednak jeśli o degradacji baterii już mowa, degradacja baterii litowych jest jednym z największych problemów zarówno dla producentów baterii jak i posiadaczy elektrycznych samochodów. Według danych udostępnionych jakiś czas temu, baterie w Tesli Model S tracą jedynie 5% swojej pojemności po pokonaniu ponad 80 tys. kilometrów (50 000 mil). Niektóre z przetestowanych modeli traciły 8% dopiero po pokonaniu 100 tysięcy mil co daje niemal 161 tysięcy kilometrów.
To co wyróżnia baterie Tesli na tle akumulatorów montowanych w innych samochodach elektrycznych to specjalny, opatentowany system chłodzenia cieczą. Dzięki temu akumulatory zabezpieczone są przed nadmiernym nagrzewaniem się wynikającym zarówno z pracy auta jak i warunków atmosferycznych panujących na zewnątrz samochodu. CEO Tesli zdradził, że przetestowany w laboratoryjnych warunkach akumulator nadal wykorzystywał 80% swojej pojemności po ponad 800 tysiącach kilometrów co robi spore wrażenie.