Para as saídas fornecerem mais tensão do que tinham na entrada, iriam fornecer menos corrente. Infelizmente o Arduino não é um desses chips. Ele coloca na saída dos pinos o mesmo, ou muito próximo, do que lhe é dado como alimentação.
Por isso se meteres 4,5 na entrada, vais ter 4,5 na saída ou um pouco menos.
Essa pilha tem capacidade para quanto tempo?