本发明公开了一种钾离子电池新型石墨@石墨烯三维复合自支撑膜电极及其制备方法，将石墨与氧化石墨烯共混，真空抽滤成膜，高温自蔓延处理，氧化石墨烯热还原为石墨烯，还原过程中释放大量的小分子气体，气体从石墨烯片层逸出，构筑了发达多孔的三维结构，从而得到高孔隙率、高比表面积的石墨@石墨烯三维复合自支撑膜电极。石墨烯片层构建的三维导电网络，可以有效地缓冲石墨的体积膨胀，同时提供了大量的储钾活性位点，且利于电解液的渗透和离子快速的迁移，从而改善其电化学储钾性能。所述电极中石墨和石墨烯的质量比例为(0.5‑4.0)：1，所制备的复合电极具有良好的自支撑性，膜的厚度为5‑350μm。该电极可直接用作钾离子电池负极，并表现出优异的电化学性能。