本发明涉及一种复合隔膜及其制备方法和应用，所述复合隔膜包括无纺布基膜以及覆于所述无纺布基膜的孔壁和表面的涂胶层；所述涂胶层中含有锂盐、聚氧化乙烯类聚合物和陶瓷固体电解质。本发明利用活性PEO和陶瓷固体电解质填充进无纺布的孔隙内，降低无纺布的孔径，避免了无纺布隔膜使用时短路的风险，另外，活性PEO和陶瓷固体电解质均具有良好的离子导电能力，二者协同，能够使复合隔膜具有更好的离子导电能力，同时兼具优异的吸液性、粘结力、机械性能和温度稳定性，且成本低廉，安全无毒。将本发明的复合隔膜应用于锂离子电池中，能够使电池具有优异的电化学性能。