本发明属于相变储能材料技术领域，特别涉及一种热塑性聚乙二醇基相变储能材料及其制备方法和应用。所述方法包括以下步骤：按质量比，将高分子量固态的单丙烯酸酯化聚乙二醇、引发剂、纳米导热填料分散液溶解在低分子量液态的单丙烯酸酯化聚乙二醇中，搅拌均匀，得到相变储能材料前驱体；将前驱体固化成型即得到热塑性聚乙二醇基相变储能材料。本发明制备热塑性聚乙二醇基相变储能材料所选用的原材料为不同分子量的单丙烯酸酯化聚乙二醇，分子结构为在聚乙二醇分子链的一端接有一个丙烯酸分子，因此在固化成型后，相变储能材料内除聚乙二醇外其他物质的含量极低，从而最低限度的降低了聚乙二醇的相变焓，从而能够广泛应用于热能储存领域。