Una volta compreso il profilo di carico di una pompa per infusione, la decisione successiva è elettrochimica: quale chimica, quante celle, in quale disposizione, come caricate e protette. Questo secondo articolo confronta il nichel-idruro metallico con il litio-ione e le celle primarie con criteri quantitativi, percorre un esempio pratico di dimensionamento usando tensioni reali dei pacchi infusione, e spiega i dettagli di abbinamento, carica e termica che separano un pacco di grado medicale da un mazzo di celle di catalogo. Integra la parte A (profilo di carico) e precede la parte C (validazione e certificazione).
Tre famiglie competono per l'energia dell'infusione portatile. Le celle NiMH sigillate funzionano a 1,2 V nominale, usano un elettrolita acquoso (a base d'acqua) incapace di sostenere un runaway termico, tollerano cicli superficiali e sovraccarico occasionale con uno schema di gestione semplice, e offrono tipicamente dell'ordine di 500–1000 cicli fino all'80 % della capacità (le varianti a bassa autoscarica estendono questa gamma). Le celle litio-ione offrono densità di energia gravimetrica sostanzialmente più alta e minore autoscarica, ma usano un elettrolita organico infiammabile, richiedono il monitoraggio attivo obbligatorio delle celle e un controllo preciso della tensione, e il loro vantaggio di sicurezza in ambito clinico deve essere ingegnerizzato tramite il BMS anziché ereditato dalla chimica. Le celle primarie (non ricaricabili) al litio o alcaline eliminano il caricabatterie ma creano problemi di logistica, smaltimento e garanzia di capacità per un dispositivo riutilizzato ogni giorno. Il compromesso qualitativo è coerente nei confronti pubblicati: NiMH è la scelta conservativa e tollerante agli abusi; Li-ion quella leggera e densa di energia; le primarie si addicono solo a dispositivi monouso di nicchia.
Accanto a un paziente, la sicurezza prevale sulla densità di energia. Analisi comparative di sicurezza delle fonti di energia medicali trovano che il rischio di runaway termico del NiMH sia estremamente basso grazie all'elettrolita acquoso, la complessità di gestione minima (nessuna bilanciatura attiva obbligatoria per cella), e la risposta al sovraccarico severo come rilascio controllato di gas attraverso una valvola di sicurezza anziché combustione. Il litio-ione richiede invece che il pacco prevenga proprio le condizioni — sovraccarico, scarica eccessiva, sovratemperatura, corto interno — che portano a eventi termici. Ai sensi del Regolamento UE sui dispositivi medici (2017/745), il costruttore deve dimostrare una fonte di energia sicura a prescindere dalla chimica; la IEC 62133 fornisce la prova accettata a livello di cella, con la parte 1 che copre i sistemi nichel (NiCd/NiMH) e la parte 2 il litio — una distinzione esaminata nella parte C.
Piattaforme di infusione reali ancorano l'aritmetica. Una pompa a siringa ampiamente diffusa usa un pacco NiMH a sei celle da 7,2 V e circa 2000 mAh (sei celle da 1,2 V in serie), lo stesso formato fornito come equipaggiamento originale in modelli come la classe Terumo TE-112; i dispositivi a potenza superiore usano pacchi a dieci celle da 12 V, circa 4 Ah. Il dimensionamento segue quattro equazioni:
Per un obiettivo di 5 ore a una media di 350 mA, la domanda grezza di energia è 1,75 Ah; dopo un limite di profondità di scarica di 0,8, un declassamento del 20 % a fine vita e un margine del 15 % per freddo, la capacità di progetto si avvicina a 2,8 Ah — illustrando perché una targhetta «2000 mAh» possa essere esattamente giusta per una missione di 4 ore a bassa velocità ma insufficiente per una specifica conservativa di 5 ore.
Una catena in serie è forte quanto la sua cella più debole, e i pacchi medicali richiedono una selezione più stretta dei pacchi consumer. Le linee guida per la selezione NiMH medicale chiedono una variazione della tensione a circuito aperto tra celle entro circa 50 mV in un pacco a sei celle da 7,2 V, con classi abbinate di resistenza interna e capacità. Il comportamento della cella debole — scarica eccessiva ed eventuale inversione in una catena le cui celle non sono mai state abbinate — è la causa dominante di guasto prematuro del pacco nei resi sul campo. I costruttori lo ottengono con la classificazione delle celle in ingresso, interconnessioni saldate (mai saldate a mano) e termistori abbinati per la supervisione della temperatura di carica.
La carica NiMH è indulgente ma non priva di regole. La carica a corrente costante terminata dalla firma del delta-V negativo o dall'aumento di temperatura, con un rabbocco temporizzato e un carica di mantenimento, permette di lasciare la pompa sulla dock indefinitamente senza danni — un flusso che il Li-ion gestisce solo tramite il BMS. Il pacco andrebbe posizionato lontano dal motore e dall'elettronica di potenza, poiché l'accettazione di carica del NiMH scende oltre circa 45–50 °C e il calore prolungato accelera l'invecchiamento calendario; il funzionamento clinico al chiuso (tipicamente −10…+50 °C per i pacchi NiMH medicali) è benigno, ma l'impacchettamento nel contenitore conta comunque.
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