本发明公开了一种自支撑NiO/ACNF复合电极材料及其制备方法和应用。将生物质基碳纳米纤维先采用活化剂溶液进行浸渍处理，再进行高温活化处理，得到活化生物质基碳纳米纤维；在活化生物质基碳纳米纤维表面通过原子层沉积氧化镍，即得自支撑NiO/ACNF电极材料，制备的复合电极材料比表面积高、孔隙率较高，且表面均匀、稳定负载氧化镍，大大提高了复合电极材料的电化学性能，有利于获得具有高比电容、长循环寿命、优异倍率性能以及低电阻的超级电容器，且复合电极材料的制备过程操作简单、对设备要求低、条件温和，有利于大规模生产。