本发明属于纳米材料和新能源材料的制备领域，具体涉及一种多级结构碳纳米管/二氧化锡复合材料，其包括二氧化锡纳米颗粒和多级结构碳纳米管，所述多级结构碳纳米管是由不同直径的碳纳米管构成的多级结构，所述二氧化锡纳米颗粒均匀的附着在所述多级结构上，二氧化锡所占质量比例为20‑80％。本发明还公开了制备该多级结构碳纳米管/二氧化锡复合材料的制备方法和该复合材料在锂电池上的应用。本发明的复合材料通过采用二氧化锡纳米颗粒均匀的附着在多级结构碳纳米管上，可以有效抑制二氧化锡在充放电过程中体积的剧烈变化，解决由此导致的容量衰减快、循环性能差的问题，提升锂电池的倍率和循环性能。

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