本發(fā)明提供一種單層或多層聚合物保護膜及其制備方法和在鋰金屬電池中的應(yīng)用，多層聚合物保護膜中第一層為單層聚合物保護膜，單層聚合物保護膜中填料選自埃洛石納米管、納米金剛石和氣相生長碳纖維中的一種或多種；第2層及以上層中任一層由以下任一種復(fù)合材料B制得：復(fù)合材料B選自有機聚合物和鋰鹽的混合物；有機聚合物、Li鹽和填料B的混合物；有機聚合物、Li鹽和固態(tài)電解質(zhì)的混合物；和有機聚合物、Li鹽、固態(tài)電解質(zhì)和填料B的混合物；有機聚合物選自聚乙烯醇及其衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚環(huán)氧乙烷和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一種或多種。保護膜應(yīng)用于負極和隔膜后可優(yōu)化電池內(nèi)電極結(jié)構(gòu)，使得電池具有較高庫倫效率和較長循環(huán)壽命。