A causa dels grups funcionals rics que contenen oxigen i de l'alta reactivitat, l'òxid de grafè pot satisfer les necessitats de llocs més actius i una bona compatibilitat interfacial en camps d'aplicació com la catàlisi, els nanocomposites i l'emmagatzematge d'energia.

Els estudis van trobar que GO mostra un bon rendiment del cicle quan s'utilitza com a materials d'elèctrode en bateries d'ions Na. Els àtoms d'H i O en l'òxid de grafè poden prevenir eficaçment el reagrupament de les làmines, fent que l'espaiat dels fulls sigui prou gran per permetre la ràpida intercalació i extracció d'ions de sodi. S'utilitza com a material d'elèctrode negatiu de la bateria d'ions de sodi, i es troba que els temps de càrrega i descàrrega poden superar les 1000 vegades en algun tipus d'electròlit.