本发明属于电池领域，具体涉及一种固态电池。
背景技术：
1、自上世纪九十年代，锂离子电池开始商业化应用，并因其具有较高的能量密度、高安全性、良好的循环性能等受到了人们的广泛关注。
2、液态锂离子电池由于使用了易燃的电解液，在电池使用过程中会发生起火、爆炸、漏液等安全问题。近年来，随着电动车、航空航天以及大的储能设备的应用对安全提出了更高的要求。全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液，有望从根本主解决电池安全性问题，是电动汽车和规模化储能理想的化学电源。全固态电池在提高能量密度上也展现了非常大的优势，是未来锂离子电池发展的主流方向。
3、目前主要研究和应用的固态电解质包括聚合物电解质和无机固态电解质，其中在聚合物电解质中聚环氧乙烷(peo)基聚合物电解质是目前研究和应用的主要对象。无机固态电解质主要有硫化物、氧化物和氯化物三类。聚合物电解质主要的问题是电化学窗口比较低，以peo聚合物电解质为例，其电化学窗口只有3.8v，在高电压下工作时电极材料表面的高反应活性会加速电解质的分解，难以实现电池的应用，目前匹配使用的商业正极材料只有磷酸铁锂。无机固态电解质在应用过程中会面临与正极材料接触不好以及在接触后以及充放电过程中发生严重的界面副反应，严重影响电池的性能。
技术实现思路
1、本发明提供如下技术方案：
2、一种固态电池，所述固态电池包括正极、负极和固态电解质，所述正极包括正极材料；所述正极材料包括正极活性材料和包覆层，所述包覆层在正极活性材料的表面原位构筑形成，所述包覆层中至少包括li元素、mg元素和p元素。
3、根据本发明的实施方案，所述包覆层中，li、mg、p的摩尔比为(0～3):(0～1):(0～1)且均不为0。
4、根据本发明的实施方案，所述包覆层中包括至少一种具有如下所示结构式的化合物且满足所述包覆层中同时包括li元素、mg元素和p元素，
5、liwmgx(po4)yoz，
6、其中，3≥w≥0、3≥x≥0、2≥y≥0、1≥z≥0，且w和x中至少一个不为0、y和z中至少一个不为0。
7、示例性地，所述结构式中，w选自0、1、2或3。
8、示例性地，所述结构式中，x选自0、1、2或3。
9、示例性地，所述结构式中，y选自0、1或2。
10、示例性地，所述结构式中，z选自0或1。
11、根据本发明的实施方案，所述包覆层中包括li3po4、limgpo4、mgo、mg3(po4)2中的至少一种，例如为一种、两种、三种或四种，满足所述包覆层中同时包括li元素、mg元素和p元素即可。
12、根据本发明的实施方案，所述包覆层中，li3po4、limgpo4、mgo、mg3(po4)2等化合物以单相形式存在。示例性地，所述包覆层中包括limgpo4。
13、根据本发明的实施方案，所述包覆层中，li3po4、limgpo4、mgo、mg3(po4)2等化合物以两种、三种或更多种物相的复合相形式存在且满足所述包覆层中同时包括li元素、mg元素和p元素。
14、示例性地，所述复合相的存在形式可以为li3po4和mgo复合相，li3po4和limgpo4复合相，limgpo4和mgo复合相，或li3po4、limgpo4和mgo复合相。
15、示例性地，所述包覆层包括li3po4和mgo，优选地，二者的摩尔比为1:1。具体的，所述包覆层中的li3po4和mgo以单相形式存在，或者以两种物相的复合相形式存在。
16、发明人发现，当正极材料中的包覆层为mgo和li3po4的复合包覆层或者limgpo4单一包覆层时，在固态电池中应用时电化学性能最优异，效果最佳。
17、根据本发明的实施方案，所述包覆层是原位构筑形成于正极活性材料的表面的。发明人研究发现，在正极活性物质的表面原位构筑包覆层对正极活性材料的结构的稳定性提高效果更加明显。由于正极活性材料的表面作为正极活性材料被破坏的起点，通过在钴酸锂正极活性材料的表面构筑含有不同功能的单一物相或复合相的包覆层，在包覆层的作用下可以实现正极活性材料在高压下的稳定性。
18、根据本发明的实施方案，所述固态电池优选为固态锂离子电池。
19、根据本发明的实施方案，所述正极活性材料选自掺杂或未掺杂的钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或镍钴锰酸锂中的至少一种。
20、优选地，所述镍钴锰酸锂的分子式为li(nicomn)o2。进一步地，所述镍钴锰酸锂的分子式中，ni与ni、co、mn之和的摩尔比大于0.5，例如为0.8～0.99。
21、根据本发明的实施方案，所述正极活性材料中，掺杂元素选自al、ti、mg、zr、zn、se、sb、fe、ni、mn、ca中的至少一种。
22、根据本发明的实施方案，当所述正极活性材料包括掺杂元素时，所述掺杂元素的质量含量为0.1％-2％，优选为1％。
23、发明人发现，当正极活性材料中的掺杂元素的质量含量为1％时，可以提高正极材料的颗粒体相结构稳定性，掺杂后得到的钴酸锂表面原位构筑包覆层对结构的稳定性提高效果更加明显。
24、根据本发明的实施方案，所述负极选自石墨、硬碳、硅、硅氧化物、锡合金、锂钴氮化物、锂金属或锂合金中的至少一种。
25、根据本发明的实施方案，所述固态电解质选自聚合物电解质、无机固态电解质和有机无机复合固态电解质中的至少一种。
26、根据本发明的实施方案，所述聚合物电解质选自本技术领域已知的聚合物电解质。
27、优选地，所述聚合物电解质由聚合物电解质膜提供。
28、示例性地，所述聚合物电解质膜的制备方法如下：将0.3263g双三氟甲磺酰亚胺锂(litfsi)和0.5g聚氧化乙烯(peo,mw＝1000000)溶解到10ml乙腈中混合并搅拌均匀，然后浇注到干净的聚四氟乙烯模具上流延成膜，在真空度相对值为-0.1～-0.08mpa，温度为60℃下真空干燥，得到聚合物电解质片。
29、根据本发明的实施方案，所述无机固态电解质可以选自钙钛矿型固态电解质，nasicon型固态电解质，石榴石型固态电解质，硫化物型固态电解质，氯化物型固态电解质中的任意一种。
30、优选地，所述无机固态电解质由电解质片提供。
31、根据本发明的实施方案，所述电池的组装方法可选用本领域已知的方法进行，只要能根据不同电解质类型组装得到全固态电池即可。
32、示例性地，当所述固态电解质选用无机固态电解质时，为了解决固态电解质与正极或负极的界面接触不好的问题，在无机固态电解质与负极之间还任选地添加导电介质、聚合物电解质层等，例如导电介质为银浆；或，在无机固态电解质与正极之间滴加固体电解质例如丁二腈(sn)/litfsi固体电解质，从而解决正极侧的接触问题。
33、根据本发明的实施方案，所述正极还包括导电剂、粘结剂。优选地，本发明中所述导电剂和粘结剂可选用本领域已知的导电剂和粘结剂。
34、根据本发明示例性的实施方案，固态电池的装配方法如下：按比例称取上述正极材料和固态电解质，混合均匀后得到正极混合物，将上述正极混合物均匀地分散在电解质片一侧在电解质另一侧设置负极后，得到固态电池。
35、进一步地，将上述正极材料和固态电解质按照质量比为7:3混合均匀后得到正极混合物；将150mg硫化物或氯化物固态电解质粉末倒到10mm模具中，以300mpa压力压制成固态电解质片；称取12mg上述正极混合物均匀地分散在固态电解质片一侧，然后在电解质另一侧放上直径10mm的锂-铟(li-in)合金片，以500mpa压力进行压制，得到本发明的固态电池。
36、根据本发明示例性的方案，当所述固体电解质选用聚合物电解质时，所述正极材料、导电剂、粘结剂、聚合物电解质的质量比为a:b:c:d，其中a+b+c+d＝100，60≤a≤90，3≤b≤15，3≤c≤30，3≤d≤30。
37、根据本发明示例性的方案，当所述固体电解质选用无机固态电解质时，所述正极材料、导电剂、粘结剂、无机固态电解质、丁二腈的质量比为a:b:c:d:e，其中a+b+c+d+e＝100，60≤a≤90，3≤b≤15，3≤c≤30，3≤d≤30，0≤e≤10。
38、有益效果
39、本发明通过在正极活性材料表面构建一层包覆层从而实现在使用不同类型固态电解质(聚合物电解质、无机固态电解质和有机无机复合固态电解质)的固态电池(优选为固态锂离子电池)中稳定运行。当正极活性材料的表面为mgo和li3po4的复合包覆层或者limgpo4单一包覆层时在peo基固态电池中应用时电化学性能最优异，效果最佳。