본 발명은 그래핀 내지는 환원된 그래핀 산화물에 결착된 촉매활성이 우수한 금속산화물 나노로드 복합체를 리튬공기전지용 공기 전극으로 이용하여, 그래핀의 우수한 전기전도 특성 및 높은 비표면적 특성을 통해, 높은 용량과 고율 특성을 개선시키고, 나노기공을 함유하는 1차원 형상의 금속산화물 나노로드를 촉매로 이용하여 리튬-공기간 결합 및 분해를 촉진시켜, 10,000 mAh/g 이상의 방전용량 뿐만 아니라 1000 mAh/g 의 충방전시 수백 사이클 이상의 장수명 안정성을 갖는 리튬공기 전지용 공기극을 제공한다.