本发明属于隔膜技术领域，特别涉及一种纤维素基隔膜及其制备方法和应用。本发明提供了一种纤维素基隔膜，包括纳米纤维素自组装薄膜和掺杂在所述纳米纤维素自组装薄膜中的无机高分子材料；所述无机高分子材料为硅酸镁铝、硅酸镁锂、硅酸镁钠、膨润土、改性膨润土、水辉石和改性水辉石中的一种或多种。在本发明中，纳米纤维素和无机高分子材料形成的纤维素基隔膜在水系环境下可以吸水膨胀，形成连通网络，有利于减少锌电极接触水系电解液而被水洗电解液腐蚀，并且无机高分子材料可以诱导形成均匀锌电镀电场，从而有效抑制锌负极的锌枝晶生长，防止纤维素基隔膜被锌枝晶刺破，提高水系锌电池的电化学性能和循环寿命。
