本发明属于离子交换膜技术领域，特别涉及一种锂离子选择性透过膜及其应用。本发明将改性锂离子筛分散到磺化聚醚醚酮类高聚物基质中涂覆在改性滤网上,经干燥制备锂离子选择性透过膜。本发明利用铸膜液与滤网的相互作用，通过调节聚合物的结晶状态与改性锂离子筛的分布状态，膜内阴、阳离子基团的数量，改善膜微结构，控制膜的厚度，提高强度的同时保持较高的分离性能；掌握了制备方法、膜结构与性能之间的规律。该膜不仅具有较高的Li+/Mg2+（Ca2+）分离效率，也具有较高的Li+/K+（Na+）分离效率；具有良好的强度和稳定性。在同样的实验条件下，该膜通量和选择性系数优于商业化单价阳离子选择性离子交换膜。该膜可以用于盐湖卤水、地热卤水和含锂工业废水中锂的提取。