本发明属于固体氧化物燃料电池技术领域，特别涉及一种LST‑SDC‑NCAL复合材料、单层燃料电池及其制备方法和应用。本发明提供了一种LST‑SDC‑NCAL复合材料，包括均匀混合的化学组成为La0.25Sr0.75Ti1O3‑δ的LST组分、化学组成为Ce0.8Sm0.2O2‑x的SDC组分和化学组成为Ni0.8Co0.15Al0.05LiO2‑y的NCAL组分；所述LST组分、SDC组分和NCAL组分的质量比为(1～5)：(3～5)：(1～5)；δ、x和y为使化合物保持电中性的值。本发明提供的LST‑SDC‑NCAL复合材料，电极与电解质之间无分层现象，且具有良好的功率输出。