本發(fā)明涉及一種高能量密度石墨復合材料及其制備方法、鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術領域。高能量密度石墨復合材料的制備方法包括如下步驟：1）將針狀焦與瀝青混合均勻，預碳化，得到前驅(qū)體材料A；2）將步驟1）制得的前驅(qū)體材料A進行氧等離子體處理進行表面造孔改性，得到前驅(qū)體材料B；3）通過物理氣相沉積處理在步驟2）中制得的前驅(qū)體材料B上沉積摻雜化合物，得到摻雜前驅(qū)體材料C；4）將步驟3）制得的摻雜前驅(qū)體材料C在鹵素氣體氣氛中，高溫保溫，然后碳化，即得。本發(fā)明的高能量密度石墨復合材料的制備方法通過Sn、P、S材料氣化并摻雜在多孔石墨的孔隙及其表面，大幅度提高其比容量和循環(huán)性能。