本發(fā)明屬于鋰離子電池材料技術領域，具體為一種碳基架負載納米片組裝的中空開口微球的復合薄膜及其制備方法和應用。復合薄膜由中空開口的鎳鈷錳氧化物微球為納米片組裝而成的三維多級結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過兩步水熱反應，得到納米片組裝的中空開口的鎳鈷錳氧化物微球、石墨烯的混合溶液；再加入碳納米管，再通過真空抽濾，得到中空開口微球嵌于三維多孔碳納米管/石墨烯導電網(wǎng)絡的柔性薄膜。該微球結(jié)構(gòu)結(jié)合了納米片、中空球結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，又避免了納米片的易堆積作用，提高了可接觸活性表面面積。微球具有高度孔隙和開放的特性，納米片的兩端均可暴露于儲存電解液的孔隙中，可提供更多的活性表面和離子傳輸路徑在球的內(nèi)外。