本发明公开了一种具有高倍率性能的微纳米结构四氧化三钴的制备方法。该微纳米结构四氧化三钴是无团聚、分散性好的多孔立方体颗粒，其平均粒径在2μm至10μm之间可控调节；且每个立方体颗粒均是由大小不一、形状不规则的纳米片相互堆垒而成，其厚度约为20nm～40nm，宽度约为50nm～200nm。该制备方法具体包括：以钴盐为金属源，以尿素为沉淀剂，以三乙醇胺为分散剂，以水为溶剂，采用水热法合成碳酸钴前驱体；然后煅烧热解后得四氧化三钴。本发明合成的四氧化三钴电化学性能优异，尤其是倍率性能与容量保持率好。其在1C倍率条件下循环50次后，容量保持率仍约为70%，是一种理想的动力锂离子电池负极材料。