本发明公开了一种基于二氧化锰纳米片阵列锚定生物质碳气凝胶及其制备方法与应用,属于高分子纳米复合材料领域。本发明的基于二氧化锰纳米片阵列锚定生物质碳气凝胶复合材料的制备方法包括以下步骤：将纳米纤维素、碳纳米管和氧化石墨烯混合,得到纳米纤维素/碳纳米管/氧化石墨烯悬浮液,冷冻,干燥,得到气凝胶；对所述气凝胶进行碳化处理,得到碳气凝胶；将所述碳气凝胶、硫酸和高锰酸钾在溶液中混合,反应,得到所述复合材料。本发明制得的碳气凝胶的多孔结构为活性材料MnO-2提供了大量的沉积位点。本发明所设计的复合材料的3D网络结构有助于减轻充放电周期中遇到的体积膨胀问题,从而提高其结构稳定性并延长循环寿命。