本发明公开了一种双层聚合物隔膜的制备方法及其应用，具体的，该制备方法包括将聚烯烃原料通入到挤出系统得到挤出膜片，再将挤出膜片经退火处理得到单层膜片，将若干个单层膜片进行叠加形成多层复合层，该叠加是根据挤出时形成的贴辊面和非贴辊面，按两单层膜片的非贴辊面相贴合的方式组成成双层膜片组，再将双层膜片组进行叠加形成多层复合层。本发明还公开了由上述方法制备得到的双层聚合物隔膜以及上述方法和隔膜在锂离子电池领域的应用。该制备方法不仅降低了多层复合膜剥离过程中的剥离力，还保证了成品双层聚合物隔膜间的粘接力，有效降低了双层聚合物隔膜成品制备过程中的气泡问题。