本发明公开了一种表面协同改性的钴酸锂正极材料及其制备方法与应用，一种表面协同改性的钴酸锂正极材料，包括钴酸锂正极材料、表面修饰层以及近表面多元素梯度共掺杂层。其制备方法包括以下步骤：将铝盐溶于溶剂中，再加入钴酸锂正极材料，加热搅拌蒸干后，将所得混合粉末高温煅烧，获得铝改性的钴酸锂正极材料；将镁盐、氟盐溶解于溶剂中，加入铝改性的钴酸锂正极材料，加热搅拌蒸干后，将混合物高温煅烧，获得表面协同改性的钴酸锂正极材料。将制得的钴酸锂正极材料用作锂离子电池的正极材料。本发明表面均匀且致密的修饰层与层状钴酸锂正极基体之间具有良好的晶格匹配性，可长期抑制电解液与正极材料界面的副反应。