Karena kaya akan gugus fungsi yang mengandung oksigen dan reaktivitas tinggi, graphene oksida dapat memenuhi kebutuhan situs yang lebih aktif dan kompatibilitas antarmuka yang baik dalam bidang aplikasi seperti katalisis, nanokomposit, dan penyimpanan energi.

Studi menemukan bahwa GO menunjukkan kinerja siklus yang baik ketika digunakan sebagai bahan elektroda dalam baterai Na-ion. Atom H dan O dalam graphene oksida dapat secara efektif mencegah penataan ulang lembaran, membuat jarak lembaran cukup besar untuk memungkinkan interkalasi cepat dan ekstraksi ion natrium. Ini digunakan sebagai bahan elektroda negatif baterai ion natrium, dan ditemukan bahwa waktu pengisian dan pengosongan dapat melebihi 1000 kali lipat dalam beberapa jenis elektrolit.