Batterie al litio diossido di manganese per pacemaker: caratterizzazione tecnica, analisi dei rischi e indagine sul danneggiamento di componenti interni = Lithium Manganese Dioxide Batteries for Pacemakers: Technical Characterization, Risk Analysis, and Investigation of Internal Component Failure

Questo studio analizza le batterie al Litio Diossido di Manganese (LiMnO₂), comunemente utilizzate nei pacemaker, con l’obiettivo di esplorarne la tecnologia, valutare i rischi associati e indagare le cause di guasti riscontrati in contesti clinici. Le caratteristiche energetiche delle batterie LiMnO₂ evidenziano la necessità di una progettazione che consenta l’erogazione di basse correnti di scarica per le funzioni di base del dispositivo, garantendo una scarica stabile e sostenuta. Al tempo stesso, queste batterie sono in grado di fornire l’elevata energia richiesta per la comunicazione Bluetooth, grazie alla loro capacità di erogare picchi di corrente elevati quando necessario. Per questo motivo, tali pacemaker utilizzano batterie LiMnO₂, una tecnologia storicamente impiegata anche nei defibrillatori impiantabili grazie alla loro capacità di erogare alte correnti di scarica. Nel presente lavoro vengono analizzate l'elettrochimica e le curve di scarica della batteria LiMnO₂, accompagnate da uno studio dettagliato dei principali componenti interni. In particolare, viene investigato un caso specifico di fallimento dovuto al danneggiamento di un componente strutturale interno della batteria, che ha compromesso il funzionamento del pacemaker in contesti clinici. Per individuare le cause di tale guasto, è stata condotta un’analisi di causa mediante metodologia di Root Cause Analysis (RCA), che ha considerato i processi di produzione e assemblaggio della batteria e valutato l'effetto combinato di cause potenziali. A supporto dell'analisi RCA, sono stati condotti test su più livelli: sia sui singoli passaggi del processo produttivo, per verificare che le fasi di lavorazione della batteria, dal componente grezzo fino all'assemblaggio nel dispositivo, non compromettano l'integrità del componente; sia sull’interazione tra la batteria e il dispositivo finale, analizzando l'effetto dell'integrazione sul funzionamento e sulla durabilità della batteria stessa. Questi test hanno permesso di confermare o escludere le potenziali cause identificate offrendo un quadro più chiaro delle dinamiche di guasto. Inoltre, per definire un’efficace metodologia di test, è stata svolta una preliminare analisi dei rischi legata al componente batteria. Tale analisi ha permesso di approfondire i rischi associati alla batteria all'interno del pacemaker e ha guidato la definizione del campionamento necessario per le prove sperimentali. I risultati dell’indagine forniscono importanti indicazioni per migliorare l'affidabilità delle batterie LiMnO₂ nei pacemaker Bluetooth, contribuendo così a mitigare i rischi di guasto nei dispositivi.