本發(fā)明屬于鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種具有多級孔的碳基架負(fù)載二氧化錳納米片的復(fù)合薄膜及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明選用一維碳納米管和二維氧化石墨烯作為二維二氧化錳納米片的生長碳基，其中納米片垂直生長，在碳基表面構(gòu)成大量納米片層間孔隙。通過真空抽濾和冷凍干燥，使二維石墨烯混合、包覆此復(fù)合材料，得到石墨烯、碳納米管、氧化石墨烯組成的三維碳骨架。該柔性薄膜具有多級的微米級和納米級孔結(jié)構(gòu)。這種柔性薄膜作為鋰離子電池負(fù)極，表現(xiàn)出優(yōu)異的電性能，2?A×g?1的電流密度下，比容量在循環(huán)630圈后仍能達到1344.2?mAh×g?1。