本发明提供了一种等离子喷涂制备热电池CoS2正极薄膜的方法,所述方法包括以下步骤:将原料Co粉和S粉混合均匀,在保护气体保护下,经二次升温反应得到粉体,所得粉体经研磨过筛处理后,在保护气体保护下,加热去除未反应的S粉,制得单相CoS2粉体;将制得的CoS2粉体与S粉混合,在保护气体保护下,加热保温使S粉充分融化并包覆于CoS2粉体颗粒表面,得到包覆粉体;得到的包覆粉体经研磨过筛处理后作为喷涂粉料;在保护气体保护下,通过等离子喷涂将所得喷涂粉料喷涂至基体表面形成CoS2正极薄膜。本发明得到的CoS2正极薄膜致密性好,与基体的结合强度高,厚度易控,且该方法易操作,工艺过程简单,生产效率高。