本发明公开了一种基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜及其制备方法和应用，属于电化学技术领域。本发明所述隔膜具有均一且致密的孔隙结构分布，孔隙率为55～57％，所述隔膜吸液率为138～141％，且这些孔在膜内部都是互通的，有利于锂离子传输通道的建立。本发明采用原位聚合法将磺化的氧化石墨烯掺入到以全芳族聚酰胺为骨架支撑的单离子聚合物电解质中，可提高电解质的离子电导率。将本发明的隔膜应用于LiFePO4半电池中，在室温条件下该体系表现出良好的倍率性能：0.1C倍率下放电比容量达到143mAh·g‑1，在1C下充放电60圈放电比容量几乎没有衰减，电化学性能优异。