水系锌离子电池(AZIBs)因成本低、安全性高、环境友好等优点，在可再生能源存储系统中具有广阔的应用前景。但受水基电解质凝固点低（0 °C）限制，难以在低温运行，而且由于水诱导产生析氢反应（HER）和不可控锌枝晶生长等副反应，造成电池可逆性差和循环寿命有限等问题。前者因为氢键规则排序造成，后者主要由Zn²⁺脱溶剂化高活性的水诱导发生。目前低温电解液的改进策略主要集中在调节溶剂水的氢键供体(H)来破坏氢键，而忽略了氢键受体(O)的环境。

南开大学陶占良团队基于Hofmeister序列发现高离液序列的阳离子Ca²⁺通过调控氢键受体（O）的化学环境，可以形成“超级水溶剂化”结构。不仅可以有效减少电解液中氢键数量，使电解液达到-113.2 °C的超低玻璃化转变温度，而且Ca²⁺高配位的溶剂化结构抢夺水并促进Zn²⁺贫水溶剂化结构的形成。基于添加CaCl₂电解液的Zn||PTO电池可以在-60 °C、1.0 A g^-1下提供183.9mAh g^-1的超高容量并稳定循环1600圈，容量保持率96 %。

基于Hofmeister序列，通过凝固点和氢键强弱筛选电解液。构建的1-4 Ca电解液体系具有最佳抗冻性能和接近中性的pH环境以及最高的离子电导率（-60 °C）。

通过光谱和计算分析抗冻性能的原理：Ca²⁺具有适中的溶剂化构建能力，巧妙的形成八配位超大溶剂化结构，不仅能够最大限度的锁住H₂O分子，破坏氢键降低凝固点，更削弱了Zn²⁺的富水溶剂化结构，限制水的活度。

Ca²⁺削弱了原溶液中Zn²⁺的富水溶剂化结构，形成贫水的Zn²⁺溶剂化结构，脱溶剂化过程中高活性的H₂O减少，析氢和腐蚀副反应减弱，因此形成了稳定的Zn阳极。得益于此，低温和室温下的1-4 Ca半电池都具有长期循环的稳定性。

得益于优异的抗冻性能，Zn||PTO电池可以在-60 °C的超低温下工作，在0.1 A g^-1时具有232.4mAh g^-1的高放电容量，在5.0A g^-1时具有89.7 mAh g^-1的高放电容量，具有优越的倍率性能。此外，在1.0 A g^-1下，在1600次循环中保持96 %的容量保持率，表现出长期稳定的循环性能。