本发明涉及储能材料技术领域，提供了一种复合电极膜及其制备方法和应用。本发明的复合电极膜包含有共混的高分子聚合物、电极活性物质和导电剂；其微观具有高分子聚合物纤维的交叉网络结构，所述活性物质和导电物质包裹在高分子聚合物纤维的交叉网络中。本发明通过将包含所述高分子聚合物、电极活性物质和导电剂在内的组分混炼后塑炼，所述塑炼包括将混炼得到的单层电极膜按角度折叠多层后辊压，任选反复所述折叠辊压后得到所述复合电极膜。本发明的复合电极膜可以进行连续生产，其导电性能优异、机械性能良好，可广泛用作铅酸蓄电池、锂电池、超级电容器及类似的储能装置的电极材料。