På grunn av rike oksygenholdige funksjonelle grupper og høy reaktivitet, kan grafenoksid dekke behovene til mer aktive steder og god grensesnittkompatibilitet i bruksområder som katalyse, nanokompositter og energilagring.

Studier fant at GO viser god syklusytelse når den brukes som elektrodemateriale i Na-ion-batterier. H- og O-atomer i grafenoksid kan effektivt forhindre gjenstabling av arkene, noe som gjør avstanden mellom arkene stor nok til å tillate rask interkalering og utvinning av natriumioner. Den brukes som det negative elektrodematerialet til natriumionbatteriet, og det er funnet at lade- og utladningstidene kan overstige 1000 ganger i en eller annen type elektrolytt.