具有复合纳米结构碳层包覆磷酸铁锂的电极材料及其应用，包括全覆盖碳层的纳米LiFePO₄和网络碳层，其特征在于：所述的该材料为由一次颗粒表面形成1-10纳米LiFePO₄的全覆盖碳层，在此碳层之上再形成一个10-100nm厚的部分覆盖的网络碳层结构。本发明提供的复合纳米结构碳层包覆磷酸铁锂材料可以提高现有磷酸盐材料电池的倍率性能和能量密度。用该类材料做正极的二次锂离子电池具有功率密度大,低温性能好,比容量高等显著优点。特别适用于高功率动力电池，如用在电动工具，电动汽车，混合动力车，电动鱼雷，储能电源等领域。