反应或构建化学键合界面（如硅烷偶联、表面接枝、原位聚合等），可实现无机填料与聚合物之间的协同作用。化学方法主要包含原位聚合法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法。化学方法制备的复合电解质不仅能改善界面结合强度，形成连续且稳定的锂离子迁移通道，还能提升体系整体的电化学稳定性与循环性能。例如，原位聚合技术主要是将聚合物单体、锂盐和氧化物前驱体混合后，在电池组装过程中或者之后引发聚合反应，形成三维网络结构复合电解质。该方法可使聚合物链在无机框架中“生长”，显著降低界面阻抗，在实际电池中表现出更优的倍率性能与寿命。