Solución:
Hay un límite de 512 entradas en el directorio raíz del sistema de archivos FAT. Este límite surge porque el directorio raíz vive en un lugar particular en los sistemas de archivos FAT.
Para otros directorios, este límite no está establecido. Además, FAT32 eliminó el límite de 512 entradas para el sistema de archivos raíz al tratar el directorio raíz de la misma manera que cualquier otro directorio.
El uso de nombres de archivo largos, es decir, no en formato 8.3, significa que un solo archivo usa múltiples entradas de directorio.
Al buscar en Google, algunas personas afirman que un directorio FAT32 puede tener un máximo de 65.536 entradas (que serían menos archivos si tuvieran nombres de archivo largos). Sin embargo, ninguna de las fuentes que mencionaron este límite parecía tan confiable, así que pensé en probar esto.
Escribí un script que crea archivos con nombres de archivo de 30 caracteres, lo que significa que cada archivo necesitaría 4 entradas de directorio. Cuando el script llegó al archivo 16,384 falló con un error IO y no pude crear más archivos en mi directorio de prueba. Así que esto parece validar el límite de entrada de 65.536.
Si está alcanzando este límite en 9,000 archivos, entonces sus archivos deben usar al menos 7 entradas cada una, lo que corresponde a nombres de archivo que tienen al menos 66 caracteres de longitud. ¿Coincide esto con lo que estás haciendo? (O podría tener algunos nombres de archivo cortos y algunos muy, muy largos, pero se hace una idea).
Creo que el límite de archivos en un directorio en Fat32 también depende de la longitud de los nombres de archivo
http://www.microsoft.com/whdc/system/platform/firmware/fatgen.mspx
He hecho algunas pruebas más (pruebas confiables :-)), tratando de escribir 100,000 directorios con nombres cortos en un solo directorio. El límite se alcanzó en 65.536.
La prueba se realizó en Nexus One con Android 2.2, pero creo que el resultado es válido para cualquier tarjeta SD FAT32.