Astrobeed era piú veloce 
È un effetto che molto probabilmente succede con tutti i Arduini e anche con le copie.
Le specifiche vientano su quasi tutti i pin del ATmega tensioni superiori a quella di alimentazione. Se non alimenti Arduino non devi avere tensioni sui Pin.
Il problema é che sei fuori specifiche e che col Arduino scarichi la batteria.
La soluzione che mi viene in mente é un piccolo relé (per esempio un relé reed) collegato direttamente sui 5V che separa la batteria in mancanza di alimentazione. se piloti il relé con un uscita Arduino puoi anche isolarla quando non fai la misura.
Ciao Uwe