På grund av rika syrehaltiga funktionella grupper och hög reaktivitet kan grafenoxid möta behoven hos mer aktiva platser och god gränssnittskompatibilitet inom applikationsområden som katalys, nanokompositer och energilagring.

Studier fann att GO visar bra cykelprestanda när de används som elektrodmaterial i Na-jonbatterier. H- och O-atomer i grafenoxid kan effektivt förhindra omstapling av arken, vilket gör avståndet mellan arken tillräckligt stort för att möjliggöra snabb interkalering och extraktion av natriumjoner. Det används som det negativa elektrodmaterialet i natriumjonbatteriet, och det har visat sig att laddnings- och urladdningstiderna kan överstiga 1000 gånger i någon typ av elektrolyten.