Hai verificato il consumo del trasmettitore con antenna e tutto il resto?
Ho letto in giro che rf24l01 con PA e LNA in trasmissione può consumare non meno di 110mA + arduino e tutto il resto, non è poco per batterie da 40mAh.
Verò, però, che 3 minuti di autonomia sono decisamente pochi per cui ci sarà sicuramente qualche anomalia in giro.
Quando devi ricaricare le batterie devi cambiare l'impedenza dei pin portandoli da input a output e anche modificare fisicamente il circuito con dei jumper, dei connettori, degli switch di qualche tipo giusto?
E poi riportare tutto come prima una volta ricaricato per ripartire con il lavoro.
I test di carica, presumo, tu li abbia fatti con caricamento esterno tramite dispositivi appositi, giusto per essere sicuri della corretta piena carica?
Diciamo che ci sono tanti fattori casuali che potrebbero intervenire in una soluzione di questo tipo per poter fare una diagnosi affidabile senza monitorare in modo preciso le varie condizioni di test.