本申请涉及一种钴酸锂正极材料及其制备方法和应用，属于锂离子电池技术领域。本申请提供的钴酸锂正极材料包括基体和包覆在基体表面的包覆层；基体包括化学式为Li1+aCo1‑x‑y‑zMgxAlyMzO2的原料，其中，M包括Ti、Zr、La、Ni、Mn、V、Ce、W、Se、Pb、Rb、Ca、Pd、Ba、Nb、Mo、Ru、Rh、Sn和Y中的一种或多种，0.001＜a＜0.05，0.001＜x＜0.006，0.01≤y＜0.1，0.001＜z＜0.01；基体具有核壳结构，核壳结构至少为双层结构。与传统的钴酸锂正极材料相比，该钴酸锂正极材料在高电压条件下的循环性能更好，能量密度更高。