本發明提供了一種等離子噴涂制備熱電池CoS2正極薄膜的方法,所述方法包括以下步驟:將原料Co粉和S粉混合均勻,在保護氣體保護下,經二次升溫反應得到粉體,所得粉體經研磨過篩處理后,在保護氣體保護下,加熱去除未反應的S粉,制得單相CoS2粉體;將制得的CoS2粉體與S粉混合,在保護氣體保護下,加熱保溫使S粉充分融化并包覆于CoS2粉體顆粒表面,得到包覆粉體;得到的包覆粉體經研磨過篩處理后作為噴涂粉料;在保護氣體保護下,通過等離子噴涂將所得噴涂粉料噴涂至基體表面形成CoS2正極薄膜。本發明得到的CoS2正極薄膜致密性好,與基體的結合強度高,厚度易控,且該方法易操作,工藝過程簡單,生產效率高。