Благодаря богатому кислородсодержащим функциональным группам и высокой реакционной способности оксид графена может удовлетворить потребности в большем количестве активных центров и хорошей межфазной совместимости в таких областях применения, как катализ, нанокомпозиты и хранение энергии.

Исследования показали, что GO демонстрирует хорошие циклические характеристики при использовании в качестве электродных материалов в натрий-ионных батареях. Атомы H и O в оксиде графена могут эффективно предотвращать повторную стопку листов, делая расстояние между листами достаточно большим, чтобы обеспечить быструю интеркаляцию и экстракция ионов натрия. Он используется в качестве материала отрицательного электрода натрий-ионной батареи, и обнаружено, что время зарядки и разрядки в каком-либо электролите может превышать 1000 раз.