Vanwege de rijke zuurstofhoudende functionele groepen en de hoge reactiviteit kan grafeenoxide voldoen aan de behoeften van actievere locaties en goede grensvlakcompatibiliteit in toepassingsgebieden zoals katalyse, nanocomposieten en energieopslag.

Uit onderzoek is gebleken dat GO goede cyclusprestaties vertoont bij gebruik als elektrodemateriaal in Na-ionbatterijen. H- en O-atomen in grafeenoxide kunnen effectief het opnieuw stapelen van de platen voorkomen, waardoor de afstand tussen de platen groot genoeg wordt om snelle intercalatie en extractie van natriumionen. Het wordt gebruikt als het negatieve elektrodemateriaal van de natriumionenbatterij en het is gebleken dat de laad- en ontlaadtijden in een bepaald soort elektrolyt meer dan 1000 keer kunnen bedragen.