Nur ganz kurz:

Ja du kannst die Zellen seriell verschalten. Ab und zu mal mit dem Multimeter kontrollieren.

Zum Spannungsmeßen wird oft folgendes verwendet: Betriebsspannung als Vref verwenden. Einen kanal dann auf die interne Referenz schalten. Spannung meßen. Diese Spannung ist bekannt, der Wert ist relativ zur Versorgungsspannung. Auf diese Weise kann man einen Pin sparen, auch wenn ich nicht so ganz verstanden habe wie.

Den strom misst man normalerweise lowside differentiell. Du könntest den internen gain des atmega verwenden mit einem auf deinen Strom bereich abgestimmten shunt. Das kann auch ein Stück kupfer sein, wenn du große Erwärmung ausschließen kannst oder ein absinken des Stroms mit der Temperatur erwünscht ist. Beim differentiellen meßen existiert das Problem, dass man (anscheinend) die beteiligten Kanäle nicht auf Masse setzen darf! D.h. man braucht eine Hilfsspannung, ganz durchgestiegen bin ich da noch nicht.

Ein absinken des Stromes zum Ladeende ist normal. Geht auch garnicht anders. Deswegen sollte man li-ion akkus auch immer etwas länger als eigentlich nötig im Ladegerät lassen, weil viele Ladegeräte den Akku als "voll" anzeigen, wenn zur Konstantspannungsphase gewechselt wird.
Und schade, dass die Zellen keine Überstromabschaltung integriert haben. Mal einen Kurzschluss getestet oder die Schaltung angesehen? Normalerweise ist da ein lowside mosfet und die über R_DS_on abfallende Spannung wird von einem proprietären chip gemeßen.

Und glaub nicht alles, was ich schreibe Bild   Nachprüfen ist sicherer, ich vertue mich öfters.