Creo que voy a resumir un poco la idea de colotron y agregar un poco mas:
Como la tension medida no supera el limite (que es VDD del micro) no es necesario que uses un divisor resistivo, y solo necesitarias una simple resistencia a la entrada del micro. Aun asi esto no te salva de esa pequeña corriente de entrada que tiene un pin en estado de alta impedancia, ni la carga que pueda tomar al momento de leer.
El tema con el analisis anterior esta en que al ser VBAT = VDD vas a tener problemas, tomemos 2 casos
Caso de conectar directo el pin al micro:
Al tener que referenciar tu ADC deberias hacerlo a una tension conocida. Podrias usar VDD pero en este caso tendrias tu problema. En el que siempre tu lectura seria VDD ( o 0xFF para 8 bits) Si VBAT es de 4V , VDD es 4V, si VBAT es de 2V VDD es 2V, entonces siempre medirias el ADC en su valor mas alto.
Caso de conectar el micro con un divisor resistivo:
Nuevamente ocurre lo mismo que antes, supongamos que hago un divisor resitivo de 1/2 , entonces si VDD = VBAT = 3V, el punto de sensado es de 1.5V. Esto nos daria el ADC a mitad de escala ( ejemplo de 8 bits en 0x7F) el problema nuevamente es que si referenciamos a VDD y por ejemplo este baja a 2V, nuestro punto de sensado seria de 1V, y nuevamente es mitad de escala.
Con lo cual nunca detectariamos esa baja de tension en ninguno de los 2 casos.
Solucion es utilizar una referencia de tension externa, y que se mantenga estable dentro del rango de voltaje de la bateria, ejemplo, si la bateria va desde 2V a 3V, durante ese valor que pueda mantener esos 1.8V por ejemplo de salida (supongo un valor, deberias revisarlo correctamente en el datasheet) , y asi alimentar a Vref+.
Esto tambien implica usar un divisor resistivo aunque tu idea era eliminarla, pero podrias poner resistencias de GRAN valor de esa forma tenes una tension y corriente suficiente como para alimentar un AO de bajo consumo en seguidor de tension. Y de alli alimentar al micro.
Todo esto porque la alimentacion o referencia es la misma tension (o una fraccion de esta) de lo que se quiere medir.
La otra opcion es darle total el micro entrara en BOR apenas llegue a una tension definida en los bits de configuracion.