A gazdag oxigéntartalmú funkciós csoportok és a nagy reaktivitás miatt a grafén-oxid ki tudja elégíteni az aktívabb helyek igényeit és a jó határfelületi kompatibilitást olyan alkalmazási területeken, mint a katalízis, a nanokompozitok és az energiatárolás.

Tanulmányok kimutatták, hogy a GO jó ciklusteljesítményt mutat, ha elektródaanyagként használják Na-ion akkumulátorokban. A grafén-oxidban lévő H- és O-atomok hatékonyan megakadályozhatják a lapok egymásra rakódását, így a lapok közötti távolság elég nagy ahhoz, hogy lehetővé tegye a gyors interkalációt és nátriumionok extrakciója. A nátrium-ion akkumulátor negatív elektród anyagaként használják, és azt találták, hogy a töltési és kisütési idők meghaladhatják az 1000-szeres időt valamilyen elektrolitban.