本发明提供一种跨尺度微纳纤维素锂离子电池隔膜及其制备方法，属于锂电池隔膜的技术领域。本发明中，选取纤维素为原材料，采用TEMPO中性氧化及高压均质工艺制备跨尺度微纳纤维素浆，通过真空抽滤的方式形成具有多层跨尺度微纳纤维素层的隔膜，再对隔膜进行真空干燥，形成多层梯度孔的跨尺度微纳纤维素隔膜；TEMPO中性氧化制备微纳纤维，不涉及聚合反应，工艺简单；纤维素隔膜能提高热稳定性，且亲液性能好，提高隔膜与正负极的界面兼容性，从而提升电化学性能；另外多层梯度孔不仅有利提高孔隙率，也能改善压缩行为，提高缓冲吸能能力，抑制锂枝晶生长，提升电池安全性能。