På grund af rige iltholdige funktionelle grupper og høj reaktivitet kan grafenoxid opfylde behovene for mere aktive steder og god grænsefladekompatibilitet inden for anvendelsesområder som katalyse, nanokompositter og energilagring.

Undersøgelser viste, at GO viser god cyklusydelse, når det bruges som elektrodematerialer i Na-ion-batterier. H- og O-atomer i grafenoxid kan effektivt forhindre genstabling af arkene, hvilket gør afstanden mellem arkene stor nok til at tillade hurtig interkalation og udvinding af natriumioner. Det bruges som det negative elektrodemateriale i natriumionbatteriet, og det viser sig, at ladnings- og afladningstiden kan overstige 1000 gange i en eller anden form for elektrolytten.