本发明公开了一种轻木基多层生物质碳复合材料的制备方法和应用，首先将轻木预处理：将轻木粉碎，清洗，烘干；将预处理后的轻木粉末在管式炉中碳化，研磨，加入多钼酸盐溶液，回流；在氮气氛围下再次加热，冷却后研磨成粉，制得轻木基多层生物质碳复合材料。具有层状结构，二氧化钼均匀负载在片层上。应用于锂离子电池负极材料中时，在大电流下表现出了优异的循环稳定性和较高的可逆容量。本发明的复合材料具有结构新颖，制备步骤简单，成本低廉，性能优异等特点，在锂离子电池等领域有着巨大的应用潜力。