« centres de loisirs maternels » s’écrit couramment et correctement. Je me souviens encore du « Centre de loisirs maternel » où j’allais chercher ma fille, et je n’aperçois pas les raisons pour lesquelles  il y aurait ici un « compactage » extrême » et une « confusion ».  On ne pourrait plus dire et écrire alors, par exemple,  « la maternelle » au lieu de « l’école maternelle » ! 

Un ex. parmi tant d’autres  : 

Centre de Loisirs Maternels
Aucun avis · Loisirs
Saint-Leu-la-Forêt
01 39 60 25 72

On peut dire aussi comme vous le dites (mais pourquoi faire plus long  ici) et aussi, notamment, « centre de loisirs maternel ».

Liloulechat, qu’on accorde maternel avec centres ou loisirs, le pluriel est requis, puisque ces deux noms sont eux-mêmes au pluriel et que l’adjectif s’accorde avec le nom auquel il se rapporte.==> des centres de loisirs maternels. 

Force est de reconnaitre qu’on trouve des dizaines (au moins) de ces centres mais peu de définitions pertinentes de ce qu’ils sont et de la raison de leur nom. Malgré les acceptions variées, « maternel » qualifie mal un bâtiment ou des loisirs (ceux des petits ou de la mère ?). Sans doute une métonymie administrative assez récente passée dans l’usage mais qui fait sourire des anciens comme moi. Le masculin pluriel s’impose de toute façon…

 »  Le masculin pluriel s’impose de toute façon… »     C’est ce que j’ai dit  le 18 septembre 2019, ci-dessus. 

Tous les auteurs écrivent, comme moi, « centre de loisirs maternel ». C’est le centre donc qui est « maternel » ; donc au pluriel, cela donne « des centres de loisirs maternels ».
« Centres de loisirs maternelles » ne signifie rien !   Ecrivez alors « centres de loisirs dépendant des écoles maternelles*« , si vous ne voulez pas « centres de loisirs maternels », sur quoi on est d’accord Chambaron et moi depuis le  18 septembre  2019. OU  » des centres de loisirs d’écoles maternelles ».

*Je rappelle que chaque école maternelle a un tel centre (en principe).