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테슬라 모델 S에 사용된 배터리는 파나소닉의 18650 리튬이온 배터리이다. 18650 배터리는 지름 18mm 길이 65mm로 노트북, 전기자전거 등에서 범용적으로 많이 사용되는 배터리이다.
모델 S의 85kW 배터리는 16개의 모듈이 직렬로 연결되어있다. 하나의 모듈은 444개의 셀(병렬 74개, 직렬 6개)로 구성된다. 하나의 모듈은 약 23V이고 16개의 모듈이 직렬로 연결되어 전체 전압은 약 375V이다. 전체 배터리 셀은 7,104개이다.
이후 나온 모델 3에서는 테슬라에서 생산하는 21700 배터리를 사용하였다. 21700은 지름 21mm 길이 70mm이다.
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