Cellule de batterie 4680

La 4680 est la grande cellule cylindrique lithium-ion de Tesla, une batterie rechargeable dans laquelle des ions lithium transportent la charge, et son nom donne sa taille : 46 millimètres de diamètre et 80 millimètres de hauteur. Tesla l’a dévoilée lors du Battery Day, le 22 septembre 2020, où Elon Musk et Drew Baglino, alors vice-président senior de Tesla chargé de l’ingénierie des groupes motopropulseurs et de l’énergie, l’ont présentée. La stratégie consistait à agrandir la cellule, à la rendre moins chère à produire et à faire de la batterie un élément du châssis de la voiture plutôt qu’un bac fixé dessous.

Qu’est-ce que la cellule 4680 ?

La 4680 est un boîtier en acier un peu plus grand qu’une pile de lampe torche de taille D, et Tesla l’a conçue pour être produite par centaines de millions. Le plan était d’en faire la cellule standard des nouveaux véhicules de Tesla, en commençant par le Cybertruck, puis certaines Model Y, avec le Cybercab et le Semi ensuite. L’objectif était une cellule assez bon marché, et produite en assez grand volume, pour faire baisser le prix d’une voiture électrique.

Pourquoi la cellule 4680 existe

Les petites cellules cylindriques que Tesla utilisait jusque-là, la 18650 puis la 2170, avaient atteint leurs limites. Au-delà d’un certain point, une petite cellule coûte plus cher pour chaque unité d’énergie qu’elle stocke, et en fabriquer des millions prend du temps. Tesla a donc conçu une cellule plus grande, qui stocke plus d’énergie par boîtier : il y a moins de boîtiers à fabriquer et à connecter pour chaque voiture. Tesla a fixé ses objectifs par rapport à l’ancienne cellule 2170.

Les objectifs de la cellule étaient 5 fois plus d’énergie, 6 fois plus de puissance et 16 % d’autonomie en plus, dans le cadre d’un plan présenté au Battery Day pour réduire de 56 % le coût par kilowattheure des batteries de Tesla. La conception de la cellule devait apporter 14 de ces 56 points ; des usines de cellules moins chères, de nouveaux matériaux d’anode et de cathode, et l’intégration des cellules dans la structure de la voiture devaient apporter le reste.

Comment ça fonctionne

La première idée de la conception est l’électrode « sans languette » (tabless). Au lieu de deux minuscules languettes métalliques qui font sortir le courant de la feuille enroulée, la feuille est reliée au couvercle sur toute sa longueur, ce qui réduit la résistance interne et aide la cellule à évacuer la chaleur : elle fournit plus de puissance et dure plus longtemps. Les deuxième et troisième idées portent sur les matériaux : une anode riche en silicium, l’électrode négative, qui stocke plus de lithium grâce au silicium, et une cathode à haute teneur en nickel, l’électrode positive, qui utilise peu de cobalt, le métal le plus cher qu’elle contient. La quatrième idée est le pack structurel, dans lequel les cellules sont collées en une dalle rigide qui fait partie du châssis de la voiture, au lieu d’un bac boulonné dessous. Le pack du Cybertruck en est la meilleure vitrine, avec environ 123 kilowattheures.

Le procédé d’électrode sèche ne se voit pas de l’extérieur de la cellule. Les électrodes classiques sont enduites d’une pâte humide puis séchées dans de longs fours énergivores, alors que le procédé de Tesla presse une poudre sèche en film et se passe du solvant et des fours, l’étape la plus gourmande en énergie de la fabrication des batteries.

L’économie de la cellule 4680

Le gain doit se voir dans le coût par kilowattheure. Tesla exploite à la Giga Texas une ligne 4680 d’une capacité installée de 40 gigawattheures, à côté de sa propre usine de cathodes et d’une raffinerie de lithium près de Corpus Christi. L’approvisionnement en batteries limite depuis longtemps le nombre de voitures que Tesla peut construire, et fabriquer ses propres cellules lui donne plus de maîtrise sur les volumes, les marges et l’exposition aux droits de douane sur les cellules importées.

Où en est la 4680

Comme le dit Elon Musk, toute nouvelle ligne de production démarre progressivement : plus il y a de pièces et d’étapes nouvelles, plus la montée en cadence est longue, et la 4680 comptait beaucoup d’étapes nouvelles. Le nombre de cellules produites montre la progression.

Les premières voitures équipées de 4680 ont été livrées en avril 2022, lors du Cyber Rodeo qui inaugurait la Gigafactory Texas. La Giga Texas a produit sa 50 millionième cellule en juin 2024, et les usines de Tesla ont dépassé les 100 millions de cellules en septembre. L’étape la plus importante pour le coût est venue ensuite : dans son point d’activité du quatrième trimestre 2025, publié le 28 janvier 2026, Tesla a indiqué fabriquer l’anode et la cathode par voie sèche à Austin et avoir commencé à assembler des packs pour certaines Model Y avec ses propres cellules 4680.

La suite

La 4680 équipe tous les Cybertruck depuis le début des livraisons en 2023. Les nouvelles cellules à électrode sèche de Tesla équipent certaines Model Y construites à Austin, et Tesla prévoit de les étendre au Cybertruck, au Cybercab et au Semi en 2026 et 2027. Dans son point d’activité du premier trimestre 2026, Tesla a aussi annoncé la montée en cadence de son propre raffinage du lithium, de sa production de cathodes et de cellules lithium-fer-phosphate (LFP), une chimie moins coûteuse : la 4680 n’est plus qu’un maillon d’une chaîne d’approvisionnement que Tesla maîtrise du lithium raffiné jusqu’au pack fini.

Le bilan

Tesla a créé la 4680 pour rendre les voitures électriques moins chères en changeant la façon de fabriquer une cellule. Les deux électrodes sont désormais fabriquées à sec à Austin et la cellule entre dans les packs de Model Y : reste à mesurer son coût par kilowattheure en grand volume.